М одель белого ящика
Вводится понятие связи – ограничения степени свободы элементов, компонентов и подсистем. Модель белого ящика по сравнению с предыдущими описывает и совокупность необходимых и достаточных для достижения цели отношений между элементами, выделяет связи, необходимые для построения функциональных структур.
Требования, предъявляемые к модели.
полнота модели – должна представлять пользователю, возможность получения необходимого набора оценок, характеристик системы с требуемой точностью и достоверностью.
гибкость модели – должна давать возможность воспроизведения различных ситуаций при варьировании структуры, алгоритмов и параметров систем.
эффективность – длительность разработки и реализации модели большой системы должна быть по возможности минимальной при учёте ограничений на имеющиеся ресурсы.
блочность – структура модели должна быть блочной, т.е. допускать возможность замены, добавления и исключения некоторых частей без переделки всей модели
наличие информационного обеспечения
программные и технические средства должны обеспечивать эффективную машинную реализацию модели и удобное общение с ней пользователя
целенаправленность
Указанные требования должны разумно сочетаться при построении модели сложных объектов с последующей проверкой уровня допустимости.
Этапы построения моделей. Общие положения.
Формулирование цели моделирования, разработка концептуальной модели системы и ее формализация;
Алгоритмизация и машинная реализация модели системы;
Использование модели для получения новых знаний, интерпретация результатов моделирования системы.
Построение концептуальной модели.
Формулируется модель и строится ее формальная схема, т. е. основным назначением этого этапа является переход от содержательного описания объекта к его адекватной математической модели, т.е. процесс формализации.
Адекватная модель - модель, которая с определенной степенью приближения на уровне понимания моделируемой системы S разработчиком отражает процесс ее функционирования во внешней среде SR.
Переход от описания системы к ее модели здесь сводится к исключению из рассмотрения некоторых второстепенных элементов описания
После перехода от описания моделируемой системы S к ее модели М, построенной по блочному принципу, необходимо построить математические модели процессов, происходящих в различных блоках.
Математическая модель - совокупность соотношений, определяющих характеристики процесса функционирования системы S в зависимости от структуры системы, алгоритмов поведения, параметров системы, воздействий внешней среды Е, начальных условий и времени.
Понятие блочного принципа при построении моделей.
Блочность – структура модели должна быть блочной, т.е. допускать возможность замены, добавления и исключения некоторых частей без переделки всей модели.
Каждой функции ставится в соответствие блок.
Блок представляет собой прямоугольник, содержащий имя и номер и используемый для описания функции.
Размеры блоков должны быть достаточными для того, чтобы включить имя блока.
Блоки должны быть прямоугольными, с прямыми углами.
Блоки должны быть нарисованы сплошными линиями.
Основные характеристики процессных блоков:
представляют процесс (операцию или совокупность операций или действий), имеющих вход (данные или объекты, потребляемые или изменяемые процессом), выход (результат выполнения процесса, продукт процесса), управляющее воздействие (стратегии, процедуры, регламенты процесса) и механизмы (ресурсы, необходимые для выполнения процесса). Указанные элементы описывают взаимодействие процессного блока с окружающим миром (в т.ч. с другими блоками);
название процессного блока образуется с использованием глаголов или отглагольных существительных, характеризующих действие;
процессный блок может быть декомпозирован на подпроцессы, также представленные процессными блоками;
Построение задачи компьютерного моделирования.
Главной задачей компьютерного моделирования выступает построение информационной модели объекта, явления.
При построении задачи компьютерного моделирования используют системный подход, который позволяет выявить и осознать принципы системности и является универсальным методом анализа и исследования любых сложных систем.
Точная формулировка
S - система
z – последовательная смена состояний
k - мера пространства
z(t) = z(z1(t), z2(t), z3(t),…, zk(t))
Задача моделирования - построение функций Z, на основе которых можно провести вычисление интересующих характеристик процесса функционирования системы.
Для этого должны иметься соотношения, связывающие функции z с переменными, параметрами и временем, а также начальные условия z(t0).