- •Определение модели, моделирования, свойств интерполяции и экстраполяции. Классификация моделей по критерию подобия и соотношению точности/абстрактности.
- •Математические модели – критерий подобия, фазовое пространство и координаты. Классификация и характеристика математических моделей.
- •Примеры использования и сравнительный анализ моделей различных типов по степени соответствия объекту моделирования.
- •Режимы функционирования технических объектов моделирования. Модельные тестовые воздействия.
- •Виды и модели анализа технических объектов моделирования.
- •Системный подход. Элементы описания объекта моделирования как системы.
- •Системный подход. Совокупность процедур синтеза и анализа в итерационном цикле проектирования.
- •Иерархические уровни моделирования вс. Структурные примитивы уровней моделирования.
- •Математический аппарат моделирования вс на различных уровнях декомпозиции.
- •Переход от компонентного моделирования к схемотехническому. Модели с распределенными и сосредоточенными параметрами.
- •Моделирование структурных примитивов. Постановка задачи управления. Линеаризация дифференциальных уравнений. Аппарат передаточных функций.
- •Задача управления
- •Задача идентификации
- •Моделирование структурных примитивов. Постановка задачи идентификации. Методы корреляционного и регрессионного анализа.
- •Методы планирования эксперимента. Логические основания планирования эксперимента. Матрицы планирования. Типы экспериментов.
- •Вероятностное моделирование. Метод Монте-Карло для дискретного распределения вероятностей.
- •*Использование метода Монте-Карло для реализации неравномерных распределений.
- •Абстрактные конечные автоматы 1-го и 2-го рода. Матрицы переходов и выходов. Представление графом.
- •Простые временные сети Петри. Способы задания. Моделирование элементарного цикла обслуживания простой временной сетью Петри.
- •Ингибиторные сети Петри. Моделирование элементарного цикла обслуживания ингибиторной сетью Петри. Пример моделирования системы или процесса ингибиторной сетью Петри.
- •Типы сетей Петри, используемые для моделирования вс. Пример моделирования процесса параллельного обслуживания заявок с пакетированием сетью Петри.
- •Сеть Петри для моделирования процесса пакетирования заявок с переменным размером пакета и параллельного обслуживания
- •Моделирование вс с использованием теории массового обслуживания. Классификация смо. Типы элементов функциональных структур смо, используемых для моделирования вс.
- •Аналитические модели массового обслуживания.
- •*Обслуживание с ожиданием. Постановка задачи. Свойства экспоненциального распределения времени обслуживания. Обслуживание как Марковский процесс.
- •Обслуживание с потерями. Обслуживание с ограниченным временем ожидания. Постановка задачи. Обслуживание как Марковский процесс.
- •Обслуживание с потерями. Обслуживание с ограниченным временем пребывания. Постановка задачи. Обслуживание как Марковский процесс.
- •Обслуживание с потерями. Моделирование приоритетного обслуживания с использованием теории массового обслуживания.
- •*Имитационные модели массового обслуживания. Элементы имитационных моделей.
- •*Способы управления модельным временем.
- •Алгоритмы имитационного моделирования для событийного управления модельным временем.
- •Алгоритмы имитационного моделирования для пошагового управления модельным временем.
Системный подход. Элементы описания объекта моделирования как системы.
Основой современной методологии моделирования являются принципы системного подхода. Он является альтернативой детерминистскому (Ньютоновскому) подходу, согласно которому поведение объекта моделирования описывается некоторой функцией и сопровождается определенным набором параметров. При этом предполагается, что внешняя среда не оказывает влияния на работу объекта.
При системном подходе объект моделирования рассматривается как сложная система, состоящая из взаимосвязанных, целенаправленно функционирующих частей и находящаяся во взаимодействии с внешней средой. Системный подход основан на предположении, что целое – система – обладает качествами, не свойственными ее частям. При этом части системы могут, в свою очередь, представлять системы. В этом случае их называют подсистемами. Подсистемы обладают свойством функциональной полноты, т. е. им присущи все свойства систем.
Основой системного подхода являются структурная декомпозиция объекта моделирования и иерархический подход к моделированию.
Системный подход к моделированию заключается в разбиении всей системы на подсистемы – декомпозиция системы – и учете при разработке ее модели не только свойств конкретных подсистем, но и связей между ними. В соответствии с требованиями системного подхода, при разработке модели идут от общего к частному. Общей задаче, сформулированной для системы в целом, подчиняются задачи, решаемые ее составляющими.
Системный подход. Совокупность процедур синтеза и анализа в итерационном цикле проектирования.
Основой современной методологии моделирования являются принципы системного подхода. Он является альтернативой детерминистскому (Ньютоновскому) подходу, согласно которому поведение объекта моделирования описывается некоторой функцией и сопровождается определенным набором параметров. При этом предполагается, что внешняя среда не оказывает влияния на работу объекта.
При системном подходе объект моделирования рассматривается как сложная система, состоящая из взаимосвязанных, целенаправленно функционирующих частей и находящаяся во взаимодействии с внешней средой. Системный подход основан на предположении, что целое – система – обладает качествами, не свойственными ее частям. При этом части системы могут, в свою очередь, представлять системы. В этом случае их называют подсистемами. Подсистемы обладают свойством функциональной полноты, т. е. им присущи все свойства систем.
Процедуры системного подхода делятся на процедуры анализа и синтеза. Процедуры анализа заключаются в исследовании объекта моделирования или его описания, направленном на получение определенной информации о свойствах объекта.
Процедуры анализа применяются в том случае, когда объект исследования реально существует и задача сводится к его изучению. Чаще приходится сталкиваться с противоположной задачей: объекта нет, и его предстоит создать – это задача синтеза. Процедуры синтеза заключаются в создании описаний объекта.
Рассуждая с позиции системного подхода для решения задачи синтеза необходимо: выявить функцию системы (абстрактный синтез), разработать структуру системы (структурный синтез) и определить параметры системы (параметрический синтез) так, чтобы получить желаемое качество проектируемой системы или объекта.
Процедуры синтеза как правило достаточно сложны. Лишь для узкого класса технических систем разработаны и используются на практике методы формального синтеза. К ним можно отнести пассивные электрические цепи (в частности, фильтры), типовые системы автоматического управления, цифровые автоматы, комбинационные и некоторые несложные регистровые схемы.
Алгоритм итерационного проектирования: сначала создается базовый вариант проекта, а затем он улучшается, пока не будет достигнуто желаемое качество работы.
Если глобальную функцию системы записать в виде Y=F(X, Q, t), то понятно, что улучшить качество системы можно тремя способами:
воздействием на вектор Q – параметрический метод;
изменением функции F – схемотехнический метод;
воздействием на внешние параметры X.
Параметрический метод: улучшение качества входящих в систему элементов.
Этот метод самый простой. Он не требует никаких изменений модели, достаточно выполнить ее прогон на новом наборе Q-параметров.
Схемотехнический метод требует введения в разработку структурной избыточности. Это различного рода автоподстройки, резервирование, введение отрицательной обратной связи и т. п. Понятно, что изменения, внесенные в структуру системы, потребуют и аналогичной коррекции ее модели. Схемотехнические приемы весьма эффективны, но более дорогостоящие. К ним обычно обращаются после того, как исчерпаны возможности параметрического метода.
У третьего метода нет общего названия. Это трудоемкие и дорогие мероприятия.
В случае безуспешности всех трех методов улучшения проекта приходится прибегать к отказу от первоначального варианта технического задания и корректировать его в сторону упрощения и обеспечения реализуемости проекта.