Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (3-е изд., 2001) (1186218), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Обобщая полученные результаты в области методологии машинного моделирования, можно условно разделить эвристические принципы моделирования на совокупностьосновных правил построения моделей систем и способов их машинной реализации, причем правила определяют общие свойства, которыми должна обладать построенная машинная модель, а способыреализации дают конкретные приемы получения нужных свойствмодели системы. Следует отметить, что правила построения1 и способы их реализации образуют единую систему, так что обособленное их рассмотрение не дает полного представления о методологиимашинного моделирования [29, 36, 37, 53].Иерархическая структура взаимосвязи эвристических правил построения и практических способов реализации машинных моделейМм может быть условно представлена в виде схемы (рис.
10.1),которая задает цепь неформальных действий, выполняемых примоделировании систем в широком смысле этого слова. На рисункеприняты следующие обозначения: правила: 1 — сопоставление точности и сложностимодели;2 — соразмерностьпогрешностей моделированияи описания; 3 — реализацияблочного представления модели; 4 — специализация моделей для конкретных условий;5 — достаточность набора элементов модели; б — наглядность модели для исследователя и пользователя; способы:7 — минимальный обмен информацией между блоками;8 — упрощение модели по критерию интерпретации; 9 —удаление блоков с модификацией критерия; 10 — замена зависимых воздействий независи-шшсЬРис. 10.1 Схема взаимосвязи правилпосгроения^шо^обо^реализации ма324мыми;11 — проверка ТОЧНО__сти на условных моделях; ипроверка точности по сходимости результатов; 13 — выбор эквивалента входных блоков; 14 — сравнение моделей различнойсложности; 15 — параллельное моделирование вариантов системы.На схеме сплошными линиями показаны связи общих правили способов с частными, пунктирными — возможность использования соответствующего правила или способа.
Коротко рассмотримосновной смысл перечисленных правил и способов моделированияи их взаимосвязь.Правила построения машинных моделей. Правило сопоставленияточности и сложности модели (правило 1) характеризует компромисс между ожидаемой точностью и достоверностью результатов моделирования и сложностью модели системы S с точкизрения ее машинной реализации. Правило соразмерности погрешностей моделирования системы и ее описания (правило 2) представляет, по сути, «баланс точностей», определяемый соответствиемсистематической погрешности моделирования из-за неадекватностимодели Мм описанию системы S с погрешностью в задании описания вследствие неопределенности исходных данных; взаимным соответствием точностей блоков модели; соответствием систематической погрешности моделирования на ЭВМ и случайной погрешности представления результатов моделирования.Следует помнить, что сложность модели системы S характеризуется затратами времени на построение модели Мм, затратами машинного времени на ее реализацию и объемом памяти конкретнойЭВМ, используемой для моделирования, причем выигрыш в затратах машинного времени получают при сравнительной оценке вариантов разбиения модели Ми на блоки.
Отсюда вытекает следующийспособ реализации этих правил, а именно способ параллельногомоделирования вариантов системы (способ 15), т. е. возможностьпараллельного моделирования конкурирующих вариантов исследуемой системы S с оценкой разностей соответствующих показателейкачества функционирования.Практическая реализация правил 1 и 2 возможна лишь приналичии гибкой системы, позволяющей создать достаточное разнообразие вариантов модели, т. е.
необходимо выполнение правиладостаточности набора элементов модели Мм (правило 5) — типовых процедур моделирования и оптимизации в математическоми программном обеспечении моделирования.Построение моделей во многом — творческая задача, решаемаячеловеком, т. е. при ее решении должно быть соблюдено правилонаглядности модели для исследователя (правило 6), выполнениекоторого дает возможность исследователю и пользователю (заказчику) оперировать с привычными представлениями об объектемоделирования, что позволяет избежать многих ошибок и упрощает трактовку полученных результатов. В частности, необходимость блочной конструкции модели Л/м вызывается не только325особенностями ее машинной реализации, но и удобствами сохранения понятий, которыми привык оперировать пользователь.Переходить от описания системы S к ее машинной моделиМы наиболее рационально путем построения блочной модели, т.
е.необходимо выполнение правила реализации блочного представления модели (правило 3), в соответствии с которым надо находитьблоки, удобные для автономного моделирования (на ЭВМ, АВМи ГВК), и блоки, допускающие исследования натурными методами;принимать решение о существенности или несущественности каждого блока для задачи исследования характеристик данной системыS с целью сохранения структуры описания в пределах этого блока,замены ее упрощенным описанием или удаления блока из модели.Способы реализации машинных моделей. Разбиение на блокис точки зрения дальнейшей реализации модели целесообразно проводить, по возможности минимизируя число связей между блокамимодели, т. е.
отсюда вытекает способ минимального обмена информацией между блоками (способ 7).Кроме того, при решении вопроса о допустимости удаленияблоков из модели целесообразно пользоваться способом упрощениямодели Мм по критериям интерпретации (способ 8), т. е. несущественными считаются те блоки, которые мало влияют на критерийинтерпретации результатов моделирования и в силу этого могутбыть удалены из модели, в том числе и в процессе моделированиясистемы. Способы удаления блоков различаются в зависимости отхарактера взаимодействия этих блоков с оставшейся частью системы.
Удаляя оконечные блоки, составляющие описание взаимодействия системы S с внешней средой Е, необходимо учесть это приформировании критерия интерпретации результатов моделирования, т. е. это соответствует способу удаления блоков с модификацией критерия (способ 9).Рассмотрим теперь способ замены блока, осуществляющего воздействие на исследуемую часть системы S. Такой блок не являетсяавтономным и его нельзя заменить одним эквивалентным, не зависимым от исследуемой части системы. Но в раде случаев удаетсяуказать диапазон изменения переменных, т. е.
функционированиеисследуемой части системы можно изучать путем многократногомоделирования (по числу воздействий) при различных значенияхпеременных внутри заданного интервала. Эти предположения реализуются способом замены зависимых воздействий независимыми(способ 10).При реализации модели Л/м системы S необходимо решитьпутем сопоставления вопрос о способе выбора эквивалента входныхвоздействий (способ 13): упрощение замкнутого контура, образуемого входным блоком и исследуемой частью системы без разрываобратной связи; построение вероятностного эквивалента на основепредварительного его исследования (частичного моделирования);326замена входного блока наихудшим воздействием по отношениюк исследуемой части системы.До сих пор рассматривались только блоки, реализующие структурное разделение машинной модели на непересекающиеся части,но можно использовать и временное разделение на блоки (условныеподмодели), которые отражают различные этапы или режимы функционирования системы S, т.
е. в этом случае в них могут входитьпересекающиеся части системы. В ряде случаев выделение условныхподмоделей позволяет добиться упрощений при реализации машинной модели Мы, сузить разброс результатов моделирования и темсамым сократить требуемое количество прогонов. Обобщая схемуусловных подмоделей, можно сформулировать правило специализации для конкретных условий (правило 4), определяющее целесообразность использования набора частных условных подмоделей,предназначенных для анализа характеристик процесса функционирования системы S в конкретных условиях и дающих возможностьсудить о системе в целом по совокупности частных показателей,полученных на условных подмоделях, построенных с учетом особенностей планирования машинных экспериментов.При этом специализация полной модели системы позволяетв отдельных случаях проверить точность ее упрощенного блочногопредставления, т.
е. отсюда вытекает способ проверки точности наусловных моделях (способ 11). Условные подмодели строятся независимо друг от друга, что позволяет ускорить исследование, выполняя параллельные машинные эксперименты со всеми подмоделями,например на нескольких ЭВМ.Динамика моделирования системы S может быть определена какдвижение в некотором подпространстве моделей {М}. Причем приисследовании систем движение идет в сторону усложнения модели.Отсюда вытекает способ проверки точности по сходимости результатов (способ 12), т. е. проверки точности результатов моделирования, получаемых на моделях возрастающей сложности.
Такой способ позволяет двигаться «снизу — вверх» в подпространстве моделей {М} от упрощенной модели, заведомо реализуемой на ЭВМ,в сторону ее развития и усложнения в пределах ограничений вычислительных ресурсов. В таком движении в подпространстве моделей{М} следует остановиться, когда различие моделей становится незначительным. Эти особенности и реализуются способом сравнениямоделей с различной сложностью (способ 14).Рассмотренные эвристические правила и способы моделирования задают общую схему построения и реализации модели системыS, но не конкретные решения для каждого этапа машинного моделирования.
Даже при работе с конкретным программно-техническим обеспечением для исследования определенного класса систем,например в виде пакета прикладных программ моделирования,необходимо предварительно решить ряд задач формализации327объекта моделирования, планирования машинных экспериментов и других, которые были рассмотрены в предшествующихглавах.10.Z МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫХАВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ И ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЕЙРассматривая АСОИУ с точки зрения технологии обработкиинформации и принятия решений, можно выделить функциональную схему управления, состоящую из обеспечивающих подсистем,находящихся во взаимосвязи как между собой, так и с внешнейсредой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
