7.Модель объекта проектирования

Для управления любым объектом нужны знания или информация о текущем состоянии и возможных изменениях параметров системы. В общем случае некоторое знание А характеризуется четырьмя параметрами

А = {объект.свойство.значение.время}.

Указанную информацию мы можем получить непосредственным измерением на реальном объекте – оригинале значения заданного свойства в определенное время. Однако выполнить такое измерение для реальных объектов не всегда оказывается возможным. А для только проектируемых систем провести измерение не представляется возможным.

В отличие от прямых измерений методы моделирования позволяют не только получить новое знание об объекте, но и исследовать основные закономерности поведения технических объектов при изменении внешних условий, характеристик системы и управляющих воздействий. Модель в научных исследованиях и практической деятельности заменяет объект – оригинал в человеко – машинной системе либо в системах автоматизированного управления и проектирования. Существует множество определений понятия модель. Приведем одно из них.

Моделью называется созданный исследователем объект, который достоверно отображает существенные свойства реального или виртуального оригинала.

Модели создаются для реальных ТС, а также для систем, которые существуют только в нашем воображении и могут быть созданы позже. Иными словами, синтез и исследование модели могут предшествовать созданию оригинала. Это свойство моделей используется в системах автоматизированного проектирования (САПР).

Для любого оригинала может быть создано бесконечное множество моделей отличающихся друг от друга числом учитываемых параметров – свойств, а также способом построения. Модель должна отображать свойства оригинала, необходимые и достаточные для решения задачи исследования или управления объектом.

Пример разных моделей. Объект – голова человека. Для шляпника это болванка с некоторым диаметром. Для компьютерной программы игры в шахматы это формализованный набор условий и правил вывода для принятия решений. А для Леонардо Да Винчи это портрет Монны Лизы.

Для пояснения свойства существенности различных моделей следует обратиться к отношениям гомоморфизма и изоморфизма. Если только часть свойств оригинала отображается в модели, то говорят об отношении гомоморфизма. При взаимном гомоморфизме, когда свойства оригинала отображаются в модели, а свойства модели — в оригинале, говорят об изоморфизме модели и оригинала.

8.Существенной называется модель, которая отображает свойства оригинала, необходимые для решения научной или практической задачи.

Поэтому между оригиналом и моделью имеет место отношение гомоморфизма. Модель отображает не все свойства оригинала. Модель проще, чем оригинал. Но, если она отображает те свойства, которые необходимы для решения задачи, то такая модель является существенной.

В научной практике общепринятым считается следующий порядок работы с различными моделями объектов:

• построение модели и проверка ее работоспособности;

• проведение экспериментов на модели;

• анализ полученных результатов;

• разработка рекомендаций и методики переноса результатов на объект.

При этом основными требованиями к создаваемым моделям являются:

• модель должна быть существенной.

• модель должна создаваться проще, чем оригинал

• модель должна быть дешевле оригинала.

• должны существовать правила, по которым результаты, полученные на модели, переносятся на оригинал.