Классификация видов моделирования систем

Детерминированное моделирование – отображение процессов, в которых предполагается отсутствие всяких случайных воздействий.

Стохастическое моделирование – отображает вероятные процессы и события. Анализируется ряд реализаций случайного процесса, и оцениваются характеристики однородных реализаций.

Статическое моделирование – описание поведения объекта в какой-либо момент времени.

Динамическое моделирование – отображение поведения системы (объекта) во времени.

Дискретное моделирование – описание процессов, которые предполагаются дискретными.

Непрерывное моделирование – отображение непрерывных процессов в системах.

Дискретно-непрерывное моделирование – выделение при отображении систем как дискретных, так и непрерывных процессов.

Мысленное моделирование – анализ ситуации, которая не поддается физическому эксперименту.

Наглядное – на базе представлений человека о реальных объектах создаются наглядные различные модели, отображающие явления и протекающие в объекте.

Гипотетическое – при моделировании закладывается некоторая гипотеза о закономерностях протекания процесса в реальном объекте, которая отображает уровень знаний исследователя об объекте и базируется на причинно-следственных связях между входом и выходом изучаемого объекта.

Аналоговое – применение аналогий различных уровней. Наивысший уровень – полная аналогия.

Знаковое – используя стадии объединения, пересечения, дополнения теории множеств, можно в отдельных символах дать описание какого-то реального объекта.

Языковое – своеобразный словарь понятий, в котором каждому слову может соответствовать лишь единственное понятие.

Символическое - искусственный процесс создания логического объекта, который замещает реальный и выражает основные свойства его отношений с помощью определенной системы знаков или символов.

Математическое – процесс установления соответствия данному реальному объекту некоторой математической модели, позволяющее получать характеристики рассматриваемого реального объекта.

Аналитическое моделирование – процессы формирования элементов системы записываются в виде некоторых функциональных соотношений или логических условий. При использовании данного метода идут на существенное упрощение первоначальной модели, чтобы иметь возможность изучить общие свойства системы.

Имитационное моделирование – реализующий модель алгоритм воспроизводит процесс функционирования системы S во времени, имитируются элементарные явления, составляющие процесс с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени. Основное преимущество – решение более сложных задач.

Комбинированное моделирование – позволяет охватить классы систем, которые не могут быть исследованы с использованием имитационного и аналитического моделирования в отдельности.

Реальное – используется возможность исследования различных характеристик либо на реальном объекте, либо на его части. Это наиболее адекватное моделирование, но его возможности ограничены.

Натуральное моделирование – проведение исследований на реальном объекте с последующей обработкой результатов эксперимента на основе теории подобия. Высокая степень достоверности.

2. Подходы к моделированию сложных систем

В настоящее время при анализе и синтезе сложных систем, к кото­рым относятся судовые автоматизированные электроэнергетические системы, используется системный и структурный (блочный или агре­гатный) подходы к их моделированию.

При системном подходе система S рассматривается как целенап­равленное множество взаимосвязанных элементов любой природы, а внешняя среда Е— множество существующих вне системы S элементов любой природы, оказывающих влияние на систему или находящихся под ее воздействием.

При системном подходе к моделированию необходимо определить цель моделирования, которая должна быть тесно связана с решаемой задачей.

Цель позволяет подойти к выбору элементов создаваемой модели М. Для этого необходимо иметь критерии выбора этих элементов. Важ­ным для системного подхода является определение структуры системы

• совокупности связей между элементами системы, отражающих их взаимодействие.

Известны два основных подхода к исследованию структуры систе­мы и ее свойств: структурный и функциональный.

При структурном подходе определяется состав выделенных эле­ментов системы S и связей между ними. Совокупность этих элементов и связей между ними позволяет судить о структуре системы в целом. Наиболее общее описание структуры системы — топологическое, хорошо формализуемое на базе теории графов.

Менее общим является функциональный подход (функциональное описание, в этом случае рассматриваются отдельные функции (алго ритмы поведения) системы, при этом под функцией понимается ее свойство, приводящее к цели.

Система S может оценивать­ся иди совокупностью частных критериев или некоторым общим интегральным критерием. Про­цесс синтеза модели М на базе системного подхода представлен на рис. 1.1. В этом случае на осно­ве исходных данных Д и цели Ц функционирования системы формируются

исходные требова­ ния Т к модели системы S. На базе этих требований формируются некоторые подсистемы /7, элементы Э и осуществляется этап синтеза

• выбора В составляющих системы, для чего используются специаль­ные критерии выбора КВ.

Модель должна отвечать заданной цели ее создания, поэтому отдель­ные ее части необходимо компоновать исходя из единой системной задачи.

Если цель сформулирована качественно, то она будет обладать большей содержательностью и длительное время может отображать объективные возможности данной системы S.

При количественной формулировке цели возникает целевая фун­кция, которая с определенной точностью будет отображать наиболее существенные факторы, влияющие на достижение цели.

При структурном подходе к моделированию систем все функцио­нально связанные элементы системы представляются (в соответствии с ее структурой) отдельными блоками — системами уравнений, описы­вающими их работу, а уравнения связи элементов выделяются в обо­собленные блоки.

Например, в СЭС в качестве основных элементов рассматривают­ся генераторные агрегаты с их автоматическими регуляторами напря­жения и частоты, главные электрораспределительные щиты и линии электропередачи, по которым вырабатываемая электроэнергия посту­пает к судовым приемникам (потребителям) электроэнергии: асинх­ронным двигателям, сетям освещения и т.д.

При таком подходе к моделированию могут быть использованы отра­ботанные однотипные блоки основных элементов объекта (системы), т.е. обеспечивается определенная “преемственность”, упрощается разработ­ка общей модели системы для каждой конкретной задачи, обеспечивается удобство набора и проверки в работе как каждого блока модели, так и модели системы в целом. Поэтому в дальнейшем основное внимание будет уделено применению структурного подхода к моделированию судовых электротехнических и электромеханических систем.