- •Абстрактн
- •Цель лекции.
- •Физическая модель – это копия прибора, приспособления или машины, называемой натуральной, которая подчиняется
- •Этапы абстрактного моделирования
- •Информационная модель
- •Перед построением математических моделей необходимо составить информационную модель.
- •Классификация моделей:
- •Если расчет на модели дает результаты такого же порядка, как и результаты опытных
- •Детерминированные процессы:
- •Детерминированные процессы:
- •Детерминированные процессы:
- •Детерминированные процессы:
- •Детерминированные процессы:
- •Детерминированные процессы:
- •Распространение молекул примеси в жидкости или газе при отсутствии макроскопических перемещений подчиняется закону
- •Сила внутреннего трения равна
- •Многие модели в электротехнике строятся на основании закона Ома для постоянного тока:
- •В физике имеется группа уравнений в
- •Явление выделения
- •Уравнение движения поплавка
- •Для короткого трубопровода справедливо соотношение: q f (y)2gH
- •Динамические модели на основе модели
- ••Решение этого типа уравнений имеет вид затухающего "скачка" или затухающих колебаний при большом
- •Вероятностные (стохастические) модели
- •рассмотрим процесс осаждения группы тяжелых частиц в канале при распределенной скорости воды, являющейся
- •вычисляют два случайных числа, равномерно распределенных в пределах
- •скорости перемещения частиц будут следующими:
- •Численный эксперимент состоит в последовательном опускании частиц и регистрации расстояния опускания Lx. Целью
- •Пример построения математической модели с последующим усложнением
- •При равновесии систем имеем уравнение
- •В динамике также будем исходить из уравнения сохранения массы -
- •Введем первое ограничение, что резервуар цилиндрический, и тогда
- •Рассмотрим более общую модель
- •Баланс массы
- •Подставим вместо dv/dt
- •Марковские цепи
- •рассмотрим диффузионное осаждение тяжелых частиц в жидкости, приняв
- •Частицы могут переходить и на более
- •Пользуясь матричным исчислением, можно представить переход из одной временной совокупности состояний
- •Например, при размерности матрицы, равной трем, имеем:
- •Если речь идет о количестве частиц в замкнутом резервуаре,
- •Связь между дифференциальным уравнение в частных производных параболического типа и цепями Маркова
- •производные в виде конечных разностей
- •Конечно-разностный аналог уравнения
- •Формы для вычисления шага интегрирования или, точнее, дискретного шага расчета марковской
- •Имитационное моделирование
- •рассмотрим модель, в которой волк преследует зайца. Пусть в момент
- •Составим - дифференциальное уравнение, описывающее движение волка. Пусть за время dt заяц переместился
Формы для вычисления шага интегрирования или, точнее, дискретного шага расчета марковской
цепи.
Формулы вычислений имеют вид
at 1 at P n, n , at at 1
Имитационное моделирование
Имитационное моделирование является перспективным направлением моделирования явлений и процессов в при роде и технике. Оно возникло с появлением ЭВМ и получит еще более широкое применение по мере развития вы числительной техники.
рассмотрим модель, в которой волк преследует зайца. Пусть в момент
времени t=t0
заяц находится в точке x=xz, у = 0, а волк — в точке х=хv, у = уy. Заяц
может перемещаться лишь вдоль оси х с постоянной скоростью Vz.
Составим - дифференциальное уравнение, описывающее движение волка. Пусть за время dt заяц переместился на dxz=Vz dt, а волк — на Vvdt.
В проекции на оси координат имеем
|
dx = Vvdt·sinΘ, |
|
|||
где |
-dy = Vvdt·cosΘ, |
|
|||
xz x |
|
|
- y |
||
sin |
и |
cos |
|||
y2 (xz x)2 |
y2 (xz x)2 |
||||
Отсюда |
|
|
|
|
|
dx |
xz x |
, |
dy |
- y |
|
dt Vv |
y2 (xz x)2 |
dt Vv |
y2 (xz x)2 |
Так как при t=0 заяц находится в начале координат, то xz=Vz·· t. Таким образом, в
качестве модели преследования имеем
систему нелинейных дифференциальных уравнений:
dx |
Vv |
Vzt x |
, |
dy |
Vv |
- y |
dt |
y2 (Vzt x)2 |
dt |
y2 (Vzt x)2 |
Рассмотрим теперь модель, когда заяц бежит, прыгая случайно вперед-налево с вероятностью Р=0,40, а вперед-направо — с вероятностью Р=0,60. Его скорость увеличивается по мере уменьшения расстояния d между
преследователем и преследуемым по закону
Vz=(1-exp (-100/d))·Vz0.
В то же время скорость волка растет по аналогичному закону
Vv=(1-exp(-60/d))·VV0.