Аналитический обзор существующих методов и средств решения задачи, Понятие и виды моделирования - Алгоритмы компьютерного моделирования
Понятие и виды моделирования
Исследовательские задачи, решаемые с помощью моделирования различных физических систем, можно разделить на четыре группы:
- 1) Прямые задачи, при решении которых исследуемая система задается параметрами своих элементов и параметрами исходного режима, структурой или уравнениями. Требуется определить реакцию системы на действующие на нее силы (возмущения). 2) Обратные задачи, в которых по известной реакции системы требуется найти силы (возмущения), вызвавшие данную реакцию и заставляющие рассматриваемую систему прийти к данному состоянию. 3) Инверсные задачи, требующие определения параметров системы по известному протеканию процесса, описанному дифференциальными уравнениями и значениями сил и реакций на эти силы (возмущения). 4) Индуктивные задачи, решение которых имеет целью составление или уточнение уравнений, описывающих процессы протекающие в системе, свойства которой (возмущения и реакция на них) известны [1].
В зависимости от характера изучаемых процессов в системе все виды моделирования могут быть разделены на следующие группы:
- - детерминированные; - стохастические.
Детерминированное моделирование отображает детерминированные процессы, т. е. процессы, в которых предполагается отсутствие всяких случайных воздействий.
Стохастическое моделирование отображает вероятностные процессы и события. В этом случае анализируется ряд реализаций случайного процесса и оцениваются средние характеристики, т. е. набор однородных реализаций.
В зависимости от поведения объекта во времени моделирование относят к одному из двух видов:
- - статическое; - динамическое.
Статическое моделирование служит для описания поведения объекта в какой - либо момент времени, а динамическое моделирование отражает поведение объекта во времени.
В зависимости от формы представления объекта (системы) можно выделить
- - физическое моделирование; - математическое моделирование.
Физическое моделирование отличается от наблюдения над реальной системой (натурного эксперимента) тем, что исследования проводятся на моделях, которые сохраняют природу явлений и обладают физическим подобием. Примером является модель летательного аппарата, исследуемая в аэродинамической трубе. В процессе физического моделирования задаются некоторые характеристики внешней среды и исследуется поведение модели при заданных внешних воздействиях. Физическое моделирование может протекать в реальном и нереальном масштабах времени.
Под математически моделированием понимают процесс установления соответствия данному реальному объекту некоторого математического объекта, называемого математической моделью и исследование этой модели на ЭВМ, с целью получения характеристик рассматриваемого реального объекта.
Математические модели строят на основе законов, выявленных фундаментальными науками: физикой, химией, экономикой, биологией и т. д. В конечном счете ту или иную математическую модель выбирают на основе критерия практики, понимаемого в широком смысле. После того как модель сформирована, необходимо исследовать ее поведение [1].
Любая математическая модель, как и всякая другая, описывает реальный объект лишь с некоторой степенью приближения к действительности. Поэтому в процессе моделирования приходится решать проблему соответствия (адекватности) математической модели и системы, т. е. проводить дополнительное исследование согласованности результатов моделирования с реальной ситуацией.
Математическое моделирование можно разбить на следующие группы:
- - аналитическое; - имитационное; - комбинированное.
С помощью аналитического моделирования исследование объекта (системы) можно провести, если известны явные аналитические зависимости, связывающие искомые характеристики с начальными условиями, параметрами и переменными системы.
Однако такие зависимости удается получить только для сравнительно простых систем. При усложнении систем исследование их аналитическими методами наталкивается на значительные трудности, которые часто бывают непреодолимыми.
При имитационном моделировании реализующий модель алгоритм воспроизводит процесс функционирования системы во времени, причем имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением логической структуры, что позволяет по исходным данным получить сведения о состояниях процесса в определенные моменты времени в каждом звене системы.
Основным преимуществом имитационного моделирования по сравнению с аналитическим является возможность решения более сложных задач. Имитационные модели позволяют достаточно просто учитывать такие факторы, как наличие дискретных и непрерывных элементов, нелинейные характеристики элементов системы, многочисленные случайные воздействия и др.
В настоящее время имитационное моделирование - часто единственный практически доступный метод получения информации о поведении системы, особенно на этапе ее проектирования.
Комбинированное (аналитико-имитационное) моделирование позволяет объединить достоинства аналитического и имитационного моделирования.
При построении комбинированных моделей проводится предварительная декомпозиция процесса функционирования объекта на составляющие подпроцессы, и для тех из них, где это возможно, используются аналитические модели, а для остальных подпроцессов строятся имитационные модели.
С точки зрения описания объекта и в зависимости от его характера математические модели можно разделить на модели:
Аналоговые (непрерывные);
Цифровые (дискретные);
Аналого-цифровые.
Под аналоговой моделью понимается подобная модель, которая описывается уравнениями, связывающими непрерывные величины. Под цифровой моделью понимается модель, которая описывается уравнениями, связывающими дискретные величины, представленные в цифровом виде. Под аналого-цифровой понимается модель, которая может быть описана уравнениями связывающими непрерывные и дискретные величины [1].
Похожие статьи
-
Этапы компьютерного моделирования при исследовании термодинамических процессов в композиционных материалах Композиционные материалы, состоящие из...
-
Понятие о компьютерном математическом моделировании Модель - материальный объект, система математических зависимостей или программа, имитирующая...
-
Линейное программирование, Имитационное моделирование - Офисные автоматизированные технологии
Задачи нахождения значений параметров, при которых получается экстремум целевой функции с учетом ограничений, наложенных на ее аргументы, называются...
-
По Р. Шеннону (Robert E . Shannon - профессор университета в Хантсвилле, штат Алабама, США ), "имитационное моделирование - Есть процесс конструирования...
-
Моделирование - это исследование объекта путем создания его модели и оперирования ею с целью получения полезной информации об объекте. При математическом...
-
Имитационное моделирование - Разработка машиностроительных чертежей средствами AutoCAD
Имитационное моделирование (от англ. simulation) - это распространенная разновидность аналогового моделирования, реализуемого с помощью набора...
-
Обзор существующих решений - Искусственный интеллект
Breve - программное обеспечение с открытым исходным кодом для имитационного моделирования агентов в виртуальной среде [21]. Поведения агентов задается...
-
Понятие линейной стохастической сети Одним из важных этапов технологического проектирования электронных вычислительных средств является расчет запусков...
-
Введение - Алгоритмы компьютерного моделирования
В современном мире все чаще возникает необходимость предсказать поведение физической, химической, биологической и других систем. Одним из способов...
-
В соответствии с алгоритмом метода расчета построим топологическую модель технологического процесса в виде линейной стохастической сети, на которой...
-
Producteev Первым из рассмотренных продуктов является Producteev. Это приложение обладает богатым набором функций. Каждый проект является единым рабочим...
-
Постановка задачи Целью работы является изучение основных этапов автоматизированного структурного проектирования технологических маршрутов: -...
-
В качестве доступного инструментария были рассмотрены две открытые кроссплатформенные библиотеки для разработки C++ приложений WxWidgets и Boost ,...
-
Обобщенный алгоритм решения задачи Необходимо рассчитать, какую сумму денежных средств внесет лицо, производящее оплату по 1 000 рублей ежеквартально под...
-
Библиотека MSHTML MSHTML (так же известен как Trident) - браузерный движок для Microsoft Internet Explorer. Впервые Trident был реализован в четвертой...
-
Классификация математических моделей - Теоретические основы информационных технологий
К классификации математических моделей можно подходить по-разному, положив в основу классификации различные принципы. 1) Классификация моделей по...
-
Моделирование - источник информации - Офисные автоматизированные технологии
Когда нужно принимать ответственное решение, т. е. при проектировании сложных технических систем, при управлении промышленным или сельскохозяйственным...
-
Моделирование представляет собой один из основных методов познания, является формой отражения действительности и заключается в выяснении или...
-
Построение схемы формирования структурного решения - Методы анализа объектов и решений
Управление данные информационный структурный Структурное решение может приниматься в рамках одного структурного фрагмента информационной модели (модуля),...
-
Предложенный подход к решению задач исследования Используя в качестве основы присутствующее в наличии программное обеспечение, которое применимо к...
-
ОБЩИЙ ОБЗОР КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТПП: ADEM, КОМПАС+ВЕРТИКАЛЬ И T-FLEX 1) Оформление чертежей. Методика работы с бумажными чертежами в системе...
-
Для решения сформулированной задачи, т. е, для нахождения оптимального варианта конструкции наиболее эффективным является метод динамического...
-
Математическое обеспечение позволяет использовать методы автоматизированного поиска оптимальных вариантов при проектировании системы. Часто при решении...
-
Построение модели предметной области с помощью описания структур данных и программного кода является классическим подходом в разработке ИС. Зачастую...
-
Для того, чтобы разработать оптимальный метод интеграции сторонних систем в существующую ИТ-инфраструктуру систем компании, требуется точно поставить...
-
При прогонах тестовой программы, написанной на ПЯ, для алгоритма бенчмарка Graph500, изменялись значения входных параметров, таких как: - N - число ИУ...
-
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОНЯТИЯ Совокупность управляющих воздействий, направленных на то, чтобы действительный ход процесса соответствовал...
-
Обобщенный алгоритм решения задачи Необходимо рассчитать сумму налога на дарение, воспользовавшись налоговой шкалой. Если сумма подарка менее 80, то она...
-
Моделирования случайных процессов - Теоретические основы информационных технологий
Моделирование случайных процессов - мощнейшее направление в современном математическом моделировании. Событие называется случайным, если оно достоверно...
-
Общие принципы моделирования информационных систем Моделирование - это замещение объекта аппаратной программной системы (оригинала) его условным образом...
-
Понятие системы поддержки принятия решений (СППР) - Компьютерные информационные технологии
Со временем количество информации, которую необходимо обработать для принятия нужного решения, стремительно увеличивается. Рост объемов...
-
Модель процесса проектирования - Методы анализа объектов и решений
Модель процесса проектирования (МПП) устанавливает состав, значения атрибутов и последовательность выполнения операций проектирования. Существуют два...
-
Методы и средства проектирования - Автоматизированные системы обработки экономической информации
Проектирование - процесс создания проекта-прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, его состояния. Современная технология создания АИС...
-
Обоснование выбранного метода При дизайне системы согласно требованиям или при оптимизации существующей необходимо ввести модель, позволяющую не только...
-
Теоретические аспекты поставленной задачи В этой части проекта будут объяснены этапы применения МКЭ для плоской фермы. В первой главе было рассмотрено...
-
Методика решения задач ЛП графическим методом - Линейное программирование
I. В ограничениях задачи (1.2) заменить знаки неравенств знаками точных равенств и построить соответствующие прямые. II. Найти и заштриховать...
-
Корпоративная интеграционная подсистема на базе IBM WebSphere Business Integration Message Broker [28] отвечает за выстраивание корпоративной...
-
Обзор существующих методов представления знаний - Искусственный интеллект
Самой простой и очевидной моделью представления знаний является продукционная модель. Она основана на правилах вида "ЕСЛИ (условие), ТО (действие)"....
-
Метод конечных элементов (МКЭ) жесткости возник в аэрокосмической отрасли. Исследователи рассматривали различные подходы к анализу сложных частей...
-
Транспортная задача оптимальность Поставим в соответствие поставщикам потенциалы Ui, , а потребителям - Vj, . В оптимальном плане для всех базисных...
Аналитический обзор существующих методов и средств решения задачи, Понятие и виды моделирования - Алгоритмы компьютерного моделирования