- •Тема 3 Модели систем
- •Некоторые определения понятия «модель» (слайд 1)
- •Некоторые определения понятия «модель» (слайд 2)
- •Некоторые определения понятия «модель» (слайд 3)
- •Некоторые определения понятия «модель» (слайд 4)
- •Признаки модели
- •Классификация моделей (слайд
- •Классификация моделей (слайд
- •Классификация моделей (слайд 3) (способ репрезентации (форма воспроизведения)
- •моделирование основано на наличии у
- •Математические модели (слайд 1)
- •Классификация математических моделей (по характеру решаемых проблем) (слайд 1)
- •Классификация математических моделей (игровые модели) (слайд 2)
- •Классификация математических моделей (по характеру посылок математической модели и результатов их предсказания)
- ••Существуют еще достаточно много классификационных признаков моделей, например, по назначению:
- •Модель «черного ящика»
- •Модель состава системы
- •Модель состава системы
- •Модель структуры системы
- •Основные
- •Пример модели состава системы
- •Модель «белого ящика» (пример – структурная схема часов)
- •рассмотрены модели, которые являются как бы "фотографиями" системы, отображают ее в некоторый момент
- •Уже на этапе "черного ящика" различают два типа динамики системы: функционирование и развитие.
- •Статический вариант модели
- •Таким образом, моделирование
- •Виды моделирования
Основные
характеристики структуры систем
Характеристики, |
Характеристики, |
||
связанные с |
связанные с |
||
иерархичностью |
функционированием |
||
систем |
|
систем |
|
Число уровней |
Характер |
Эффективность |
|
(подсистем) |
взаимосвязей функционирования Надежность |
||
рассматриваемой между уровнямисистемы |
|
||
системы |
|
|
|
Степень |
Признаки |
|
|
централизации иразбиения системы Живучесть |
Быстродействие |
||
децентрализации |
|
|
|
в управлении |
на подсистемы |
|
|
|
|
|
|
|
|
Пропускная |
Способность к |
|
|
способность |
перестройке |
Пример модели состава системы
Часы
датчик времени |
индикатор |
эталон времени
Пример модели структуры системы
Пара элементов |
(часы) |
Связь между ними |
|
Датчик времени и |
Однозначное соответствие |
индикатор |
|
Эталон и датчик времени |
Приблизительное |
|
соответствие |
Индикатор и эталон |
Периодическое сравнение и |
Модель «белого ящика» (пример – структурная схема часов)
5
6
Датчик времениСИСТЕМАИндикатор
4 |
|
1 |
|
2 |
3 |
Эталон времени
рассмотрены модели, которые являются как бы "фотографиями" системы, отображают ее в некоторый момент времени. В этом смысле рассмотренные варианты моделей могут быть названы статическими моделями.
Следующий шаг в исследовании систем состоит в том, чтобы понять и описать, как система "работает", что происходит с ней самой и окружающей средой в ходе реализации поставленной цели. Системы, в которых происходят какие бы то ни было изменения со временем, как мы уже отмечали, называются динамическими, а модели, отображающие эти изменения, - динамическими моделями систем. Для разных объектов и систем разработано большое количество динамических моделей, описывающих процессы с различной степенью детализации.
Однако всегда развитие моделей происходит в той же последовательности, как это было изложено
Уже на этапе "черного ящика" различают два типа динамики системы: функционирование и развитие.
Под функционированием подразумевают процессы, которые происходят в системе, стабильно реализующей фиксированную цель. Функционируют, например, часы, городской транспорт, радиоприемник и т.д.
"Развитием" называют то, что происходит с системой при изменении ее целей. Характерной чертой развития является тот факт, что существующая структура перестает соответствовать новой цели. Для обеспечения новой функции приходится изменять структуру, а иногда и состав системы, т.е. перестраивать всю систему.
Возможны и такие системы, для функционирования которых какие-то ее подсистемы должны быть постоянно в развитии.
Статический вариант модели
«Черный ящик» |
Состав |
Структура |
Структурная схема
Динамический вариант модели
«Черный ящик» |
|
Состав |
Структура |
|
Вход: начальное |
|
Перечень действий, |
Последовательность |
|
состояние |
|
необходимых для перевода |
действий, и |
|
Выход: конечное |
|
начального состояния |
||
|
продолжительность |
|||
(желаемое) |
в |
конечное |
||
каждого действия |
||||
состояние |
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
||
Сетевой график всего процесса |
||||
|
|
|
|
|
|
|
Структурная схема |
|
Таким образом, моделирование
представляет собой один из основных методов познания, является формой отражения действительности и заключается в выяснении или воспроизведении тех или иных свойств реальных объектов, предметов и явлений с помощью других объектов, процессов, явлений, либо с помощью абстрактного описания в виде изображения, плана, карты, совокупности уравнений, алгоритмов и программ.
Виды моделирования
•концептуальное моделирование, при котором
совокупность уже известных фактов или представлений относительно исследуемого объекта или системы
истолковывается с помощью некоторых специальных
знаков, символов, операций над ними или помощью
естественного или искусственного языков;
•физическое (натурное) моделирование, при котором модель и моделируемый объект представляют собой
реальные объекты или процессы единой или различной
физической природы, причем между процессами в
объекте-оригинале и в модели выполняются некоторые соотношения подобия, вытекающие из схожести
физических явлений;
•структурно-функциональное моделирование, при котором моделями являются схемы (блок-схемы), графики, чертежи, диаграммы, таблицы, рисунки, дополненные специальными правилами их объединения и преобразования;
•математическое (логико-математическое) моделирование, при котором моделирование, включая
построение модели, осуществляется средствами математики и логики;
•имитационное (компьютерное) моделирование, при
котором логико-математическая модель исследуемого