Этапы моделирования
Построение концептуальной модели системы и ее формализация
Алгоритмизация модели системы и ее машинная реализация
Получение и интерпретация результатов моделирования системы
ПОСТРОЕНИЕ КОНЦЕПТУАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ И ИХ ФОРМАЛИЗАЦИЯ
Могут быть выделены три автономные группы блоков такой модели. Блоки первой группы представляют собой имитатор воздействий внешней среды Е на систему S; блоки второй группы являются собственно моделью процесса функционирования исследуемой системы S; блоки третьей группы — вспомогательными и служат для машинной реализации блоков двух первых групп, а также для фиксации и обработки результатов моделирования.
Механизм перехода от описания процесса функционирования некоторой системы к модели этого процесса.
- из рассмотрения исключают некоторые второстепенные элементы описания, предполагая, что они не оказывают существенного влияния на ход процессов
- Часть элементов заменяется на пассивные связи, отражающие внутренние свойства системы
- Некоторая часть элементов заменяется входными факторами и воздействиями внешней среды
- Возможны и комбинированные замены, т.е. часть элементов заменены пассивной связью и воздействием внешней среды, а так же выделяют элементы, отражающие воздействие системы на внешнюю среду.
Оставшиеся элементы системы группируются в блоки, отражающие процесс функционирования исследуемой системы
Подэтапы первого этапа моделирования.
- Постановка задачи машинного моделирования системы.
Дается четкая формулировка задачи исследования конкретной системы S и рассматриваются вопросы:
а) о необходимости машинного моделирования;
б) выбор методики решения задачи с учетом имеющихся ресурсов;
в) определение масштаба задачи и возможности разбиения ее на подзадачи.
- Анализ задачи моделирования системы.
а) выбор критериев оценки эффективности процесса функционирования системы;
б) определение эндогенных (выходные) и экзогенных (входные, внутренние, внешние) переменных модели;
в) выбор возможных методов идентификации;
г) выполнение предварительного анализа следующих двух этапов моделирования систем
- Определение требований к исходной информации об объекте моделирования и организация ее сбора.
а) выбор необходимой информации о системе и внешней среде;
б) подготовка априорной информации о системе;
в) анализ имеющихся экспериментальных данных;
г) выбор методов и средств предварительной обработки информации о системе.
- Выдвижение гипотез и принятие предположений.
Гипотезы при построении модели системы S служат для заполнения «пробелов» в понимании задачи исследователем. Предположения могут выдвигаться относительно известных данных, которые не отвечают требованиям решения поставленной задачи или служат для упрощения
При выдвижении гипотез и принятии предположений учитываются следующие факторы:
а) объем имеющейся информации для решения задач;
б) подзадачи, для которых информация недостаточна;
в) ограничения на ресурсы времени для решения задачи;
г) ожидаемые результаты моделирования.
- Определение параметров и переменных модели.
Необходимо определить параметры системы (внутренние, входные и выходные переменные) и воздействия внешней среды. Конечной целью этого подэтапа является подготовка к построению математической модели. Описание каждого параметра и переменной должно даваться в следующей форме:
а) определение и краткая характеристика;
б) символ обозначения и единица измерения;
в) диапазон изменения;
г) место применения в модели.
- Установление основного содержания модели.
Выбор метода построения модели системы. При этом учитываются следующие особенности:
а) формулировка задачи моделирования системы;
б) структура системы и алгоритмы ее поведения, воздействия внешней среды
в) возможные методы и средства решения задачи моделирования.
- Обоснование критериев оценки эффективности системы.
Эффективность системы можно оценить с помощью интегральных или частных критериев.
- Определение процедур аппроксимации.
Для аппроксимации реальных процессов, протекающих в системе, обычно используются три вида процедур:
а) детерминированную;
б) вероятностную;
в) определения средних значении.
При детерминированной процедуре результаты моделирования однозначно определяются по данной совокупности входных воздействий, параметров и переменных системы S. В этом случае отсутствуют случайные элементы, влияющие на результаты моделирования.
Вероятностная (рандомизированная) процедура применяется в том случае, когда случайные элементы, включая воздействия внешней среды, влияют на характеристики процесса функционирования системы и когда необходимо получить информацию о законах распределения выходных переменных.
Процедура определения средних значений используется тогда, когда при моделировании системы интерес представляют средние значения выходных переменных при наличии случайных элементов.
- Описание концептуальной модели системы.
а) описывается концептуальная модель, в абстрактных терминах и понятиях;
б) дается описание модели с использованием типовых математических схем (D,P,Q,F);
в) принимаются окончательно гипотезы и предположения;
г) обосновывается выбор процедуры аппроксимации реальных процессов при построении модели.
- Проверка достоверности концептуальной модели.
Один из методов проверки концептуальной модели— применение операций обратного перехода, позволяющий проанализировать модель, вернуться к принятым аппроксимациям и, наконец, рассмотреть снова реальные процессы, протекающие в моделируемой системе.
Проверка достоверности концептуальной модели должна включать:
а) проверку замысла модели;
б) оценку достоверности исходной информации;
в) рассмотрение постановки задачи моделирования;
г) анализ принятых аппроксимаций;
д) исследование гипотез и предположений.
- Составление технической документации по первому этапу.
