3. Компьютерлік моделдеуде пайдаланылатын өнімдерге шолу. Олардың ерекшеліктері. MatLab программалық пакеттерін пайдалану, жұмыс істеу

Компьютерлік моделдеу – таңдалынған программалық ортаға бейімделген ақпараттық модельді ұсыну формасы; программалық ортаның құралдарымен жасалынатын модель. Соңғы жылдары компьютермен модельдеудің тез дамуына байланысты имитациялық модельдеуге арналып жасалған көптеген алгоритмдік тілдер пайда болады. Бірақ осы тілдердің көбісі белгілі бір математикалық сұлбамен бейнеленген обьекттерді модельдеуге ғана бағытталған. Компьютерлік моделдеуде пайдаланылатын программалық өнімдердің шешетін мәселелер ауқымы өте кең, соның ішінде:

• Математикалық зерттеулер жүргізу

• Алгоритмдерді жасау және талдау

• Математикалық моделдеу және компьютерлік эксперимент жүргізу.

• Мәліметтерді өңдеу және талдау.

• Графикалық және есептік қосымшаларды жасау.

Компьютерлік моделдеуде пайдаланылатын программалық өнімдердің мысалы: AnyLogic, LabVIEW, Maple, Mathematica, MATLAB.

Simulink пакеті динамикалық сызықты емес жүйелерді зерттеуге және моделдеуге мүмкіндік береді. Зерттелетін жүйелердің сипаттамалары сұхбаттық режимде жүргізіліп, стандартты қарапайым (элементар) түйіндер байланыстарын графикалық жинақтау арқылы орындалады. Осындай байланыстырудың нәтижесінде зерттелетін жүйенің моделі құрылады, ол S-моделі деп аталады. Модель .mdl. форматтында сақталады. Simulink пакетінде моделдерді құру Drag-and-Drop технологиясын пайдалана отырып орындалады. S-моделді құруда «кірпіш» ретінде Simulink кітапханасындағы модулдер (блоктер) пайдаланылады. Кез келген S-модель иерархиялық құрылымда болады, яғни төменгі деңгей модулдерінен тұрады, олардың саны шектелмеген. Моделдеу барысында жүйеде орындалып жатқан процестерді бақылауға мүмкіндігі бар. Ол үшін Simulink кітапханасына енетін арнайы көру терезелері пайдаланылады. Моделді құруды бастамас бұрын, Matlab программасын іске қосу қажет, содан кейін Simulink ішкі жүйесін қосуға болады.Simulink жүйесін іске қосу негізгі терезеден орындалады, ол терезенің жоғарғы жағында орналасқан белгіше арқылы немесе негізгі терезеден Simulink командасын теру арқылы орындалады. Simulink Library Browser (Кітапхананы шолу терезесі) терезесі ашылады. Simulink моделін тұрғызу қажетті параметрлерді енгізіп, біріктіруден тұрады. Біріктіру ретінде қажетті блоктарды таңдап, оларды ашылған терезеде орналастыру және блок аралық байланыстарды көрсету болып табылады. Ары қарай моделденетін жүйенің талаптарына сай әр блокқа сәйкес параметрлер орнатылады.

4. Компьютермен модельдеудің кезеңдері. Модельдеуші алгоритмдерді құру принциптері. Модельдеуші алгоритмдердің жалпы құрылымы.

Зерттелетін жүйелер мен объектілердің әралуан болуына қарамастан оларды имитациялық моделдеу үшін көбінесе мына алты кезеңді бірінен соң бірін орындау қажет:1)Мәселені қою; 2)Математикалық моделдер құру; 3)Компьютерге арналған программа құру; 4)Моделдің түпнұсқаға сәйкестігін бағалау; 5)Тәжірибенің жоспарын жасау; 6)Моделдеудің нәтижелерін өңдеу.

Математикалық модель деп зерттеліп отырған жүйелердегі процестердің сипаттамалары мен осы жүйелердің елеулі параметрлерінің, бастапқы шарттарының, кіріс айнымалыларының арасындағы байланысты бейнелейтін қатынастар жинағын айтамыз.Математикалық модельдерді құрастыру кезінде назарға ұстайтын тағы бір мәселе бар. Ол ешқандай математикалық модельдің зерттеліп отырған процестерге дәл сәйкес бола алмайтыны, тек қана осы процестердің, алға қойылған мәселелерге тән, ең елеулі сипаттамаларын бейнелей алатындығын ұмытпау керек. Осыған байланысты математикалық модель қаншама күрделі болуы қажет деген сұрақ туады.

Программа жасау. Имитациялық модельдеудің бұл кезеңінде зерттеушінің алдында оны қай алгоритмдік тілде жазу керек деген сұрақ туады. Соңғы жылдары компьютермен модельдеудің тез дамуына байланысты имитациялық модельдеуге арналып жасалған көптеген алгоритмдік тілдер пайда болады. Бірақ осы тілдердің көбісі белгілі бір математикалық сұлбамен бейнеленген обьекттерді модельдеуге ғана бағытталған

Модельдеудің сәйкестігін бағалау. Өте күрделі жүйелерді зерттегенде кездесетін проблемалардың бірі, ол бұл жүйелердің модельдерінің қандайы болмасын, осы жүйеге тән процестерді толық сипаттай алмайтындығы. Сондықтан жақсы модель деп осы жүйедегі өзгерістердің, оның негізгі көрсеткіштеріне әсерін дұрыс білдіретін модельдерді айтады. Алынған модельмен осы модель бейнелейтін процестердің сәйкестігін тексеру, әлде басқаша айтқанда, құрастырылған модельді бағалау қажет.

Математикалық модельдерді бағалау көбінесе үш сатыдан тұрады:

• Бірінші сатыда зерттелетін процесс пен оның моделінің тұрпайы сәйкестігі тексеріледі. Тұрпайы модель мынандай сұраққа болымды жауап беруі керек. Егер осы модельге қарастырылып отырған жүйенің маңызды парамерлері мен айнымалыларының шектік мағыналарын қойғанда, абсурдты нәтижелерге әкеліп соқпай ма?

• Тексерудің екінші сатысында модель жасау алдындағы бастапқы болжамдарды тексеру керек. Яғни, модельденетін жүйенің қандай параметрлері мен айнымалылырын маңызды деуге болады және құрылған модельде елеулі параметрлердің бәрі ескерілген бе?

• Модельдің сәйкестігін бағалаудың үшінші сатысында жүйенің кіріс айнымалыларын түрлендіру тәсілдері тексеріледі. Осындай тексерудің негізі ретінде дисперсиялық, регрессиялық, факторлық, спектральдық талдаулар, автокорреляция, келісім баламасымен тексеру, сатистикалық таңдамалардың математикалық үміті мен дисперсиясын бағалау әдістері қолданылады.