Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (2001) (1186219), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Для ускорения процесса разработки программного обеспечения моделирования в реальном масштабе времени и повышения его качества рационально разрабатывать соответствующие пакеты прикладных программ, которые с использованием ресурсов высокопроизводительных ЭВМ генерируют рабочиепрограммы моделирования.Таким образом, моделирование процесса функционирования систем для целей управления в реальном масштабе времени имеет рядспецифических особенностей, но методика моделирования и принципы реализации моделирующих алгоритмов сохраняются.Контрольные вопросы9.1.
Что называется информационной моделью системы?9.Z. Каковы характерные черты эиолюционных моделей систем?9.3. Что называется трактабельвостью модели системы?9.4. В чем суть адаптации применительно к системам управления различнымиобъектами?9.5. Какова роль эталонной модели в контуре управления?9.6. Какие модели используются для принятия решений?9.7. Какие требования предъявляются к модели, реализуемой в реальном масштабевремени?ГЛАВА 10ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА МОДЕЛИРОВАНИЯПРИ РАЗРАБОТКЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМПосле изучения основ методологии моделирования, освоения технологиимашинной имитации, рассмотрения вопросов реализации моделирующих алгоритмов и программ на ЭВМ необходимо, с одной стороны, подвести итоги,т.
е. сформулировать, исходя из ранее рассмотренного, общие правила построения и способы реализации моделей систем, а с другой стороны, показать, какв целом работает инструмент моделирования в доступных приложениях. Поэтому в данной, заключительной, главе формулируются эвристические принципыи практические методы реализации машинных моделей, которые иллюстрируются приложениями к разработке организационно-производственных системи информационно-вычислительных сетей, т.
е. тех классов ИС, которые лежатв сфере будущей деятельности дипломированных специалистов.10.1. ОБЩИЕ ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ И СПОСОБЫРЕАЛЮАЦИИ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМВ настоящее время метод машинного моделирования широкоприменяется при разработке обеспечивающих и функциональныхподсистем различных АСОИУ (интегрированных АСУ, автоматизированных систем научных исследований и комплексных испытаний, систем автоматизации проектирования и т.
д.). При этом, какуже отмечалось, независимо от объекта можно выделить следующие основные этапы моделирования: 1) построение концептуальной модели системы S и ее формализация; 2) алгоритмизациямодели системы S и ее машинная реализация; 3) получение результатов машинного моделирования и их интерпретация.Методология машинного моделирования. На первом этапе моделирования формулируется модель, строится ее формальная схемаи решается вопрос об эффективности и целесообразности моделирования системы S (об аналитическом расчете или имитационноммоделировании) на вычислительной машине (на ЭВМ, АВМ илиГВК).
На втором этапе математическая модель, сформулированнаяна первом этапе, воплощается в машинную, т. е. решается проблемаалгоритмизации модели, ее рационального разбиения на блокии организации интерфейса между ними, а также задача получениянеобходимой точности и достоверности результатов при проведении машинных экспериментов. На третьем этапе ЭВМ используетсядля имитации процесса функционирования системы S, для сбора323необходимой информации, ее статистической обработки и интерпретации результатов моделирования.При этом следует учитывать, что на всех этапах моделированияпереход от описания к машинной модели Мм, разбиение модели начасти, выбор основных и второстепенных параметров, переменныхи характеристик системы являются неформальными операциями,построенными на эвристических принципах, охватывающих как механизм принятия решений, так и проверку соответствия принятогорешения действительности.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
