6.3. Общий анализ моделирования устройств формирования модели измерения

Целью создания любой модели устройством формирования является ее компьютерная реализация и испытание в условиях, которые или невозможно, или достаточно дорого создать для проведения натурных испытаний реального устройства формирования, или это сопряжено с большими временными затратами. Полностью положиться на результаты моделирования, выступающего в качестве единственного источника получения характеристик заданного объекта, не всегда возможным. Отсюда логически вытекает необходимость сочетания моделирования и натурных испытаний для получения показателей соответствующего устройства формирования. Данный подход получил название опытно-теоретического метода, целью которого является избежать нецелесообразных затрат, используя сочетание экспериментальных данных в ограниченном объеме и моделирование – во всей области факторного пространства функционирования системы.

Опытно-теоретический метод заключается в:

– получении для одних и тех же условий достаточного количества реализаций показателей функционирования устройства формирования или его отдельных блоков в натурных испытаниях и на модели;

– проведении параметрической доработки модели на основе сравнения результатов натурных экспериментов и моделирования, если структура модели удовлетворительна;

– проведении структурной перестройки модели, дополнительный учет отдельных факторов, дополнение связей при наличии остаточной разности между выходными характеристиками после попытки параметрической доработки;

– проверке статистической совместимости модели и системы в ряде целенаправленно выбранных точек факторного пространства.

На основе выполненной калибровки модели распространяют результаты испытаний устройства формирования с помощью моделирования на всю область факторного пространства. При этом достигается сначала изоморфность модели и устройства формирования, а затем оценка этого устройства формирования на модели во всех возможных условиях функционирования.

Отказ от создания устройства формирования в целом и замена его испытаний на испытания отдельных узлов, модулей, составляющих и т.п. отражается на построении модели устройства формирования. При этом некоторые результаты испытаний могут позволить отдельные узлы устройства формирования не моделировать, описывая соответствующие физические процессы, не искать для них точных математических описаний для реализации, а воспользоваться полученными экспериментальными данными. Это упрощает получение модели при сохранении ее изоморфности устройству формирования.

Рассмотренный путь упрощения – не единственный. Во-первых, уже упомянутый компромиссный характер создания модели устройства формирования (между точностью и возможностью реализации) дает в отдельных случаях возможность отказаться от некоторых деталей моделирования. Во-вторых, задачи, стоящие перед моделью, могут быть различными: оценка функционирования устройства формирования, оценка взаимодействия устройства формирования с другими сложными устройства формирования, оценка характеристик устройства формирования во всем диапазоне условий функционирования и т.д. Это приводит к тому, что при испытаниях сложных устройств формирования имеют дело не с одной единственной моделью. В связи с этим модели делятся на частные и системные.

Частные модели, т.е. модели отдельных частей устройства формирования, позволяют при высокой точности моделирования этих частей получить исходные данные для использования в системной модели. В результате системная модель не будет перегружена соответствующими частными задачами, упростится и сможет стать реализуемой в приемлемое время (например, в реальное время), с приемлемым быстродействием и в допустимом объеме.

Системные модели включают в свой состав элементы, отражающие в той или иной степени работу всех частей УФ, или напрямую используют отдельные части устройства формирования. Они позволяют получить показатели качества всего устройства формирования в целом. А так как таких показателей может быть несколько, то и системных моделей может быть несколько. При таком разделении функций исчезает сложность разрабатываемых моделей. Этим, в частности, объясняется деление системных моделей на функциональные и комплексные. И если функциональные модели предназначаются для испытаний функционирования сложного устройства формирования в различных ситуациях, то комплексные обеспечивают:

– отработку и отладку программного обеспечения сложного устройства формирования;

– оценку характеристик отдельных средств и получение исходных данных для полной оценки устройства формирования.