Моделирование информационно-измерительных систем (иис)

Цель работы

Построение программной модели устройства ИИС, а также моделирование и исследование ИИС в зависимости от парамет­ров измерительных блоков и устройств, входящих в состав ИИС.

Измерительный прибор: компьютер с операционной систе­мой Windows ХР, программная среда LabVIEW.

Основные исходные сведения

Моделирование является одним из фундаментальных науч­ных методов познания и исследования процессов, систем и уст­ройств. Существует множество определений понятия «модель». Модель - это формализованная сущность, отражающая наибо­лее общие и существенные свойства объекта Можно выделить три основных вида задач, решаемых с помощью моделирования: анализ, синтез, диагностика. Анализ - процесс определения па-

24раметров и характеристик системы по заданным или известным параметрам элементов и устройств, из которых образована изу­чаемая система.

Синтез - процесс достижения или получения заданных па­раметров и характеристик системы путем подбора или вариации параметров элементов и устройств, входящих в систему. Синтез является, как правило, итерационным процессом - процессом последовательного приближения характеристик синтезируемой системы к требуемой путем вариации (коррекции) параметров элементов или устройств, составляющих систему. На каждом итерационном шаге решается задача анализа системы с коррек­тированными параметрами.

Диагностика - процесс сравнения работы реальной систе­мы и ее модели для определения работоспособности или нахо­ждения неисправности системы.

Для исследования процесса функционирования системы ма­тематическими методами, включая компьютерные, должна быть проведена формализация этого процесса, т. е. составлена его математическая модель. По общепринятому определению, ма­тематическая модель - это приближенное описание объекта, системы, процесса с помощью математических методов.

Анализ математической модели позволяет проникнуть в сущность изучаемого объекта или явления. Под математиче­ским моделированием обычно понимают процесс установления соответствия данному реальному объекту некоторого математи­ческого объекта, называемого математической моделью, и ис­следование этой модели, позволяющее получать характеристики реального объекта. Математические модели делятся на следую­щие виды: аналитические, имитационные и комбинированные.

Аналитические модели. Формализация процессов функцио­нирования системы в виде аналитических функциональных со­отношений или логических условий.

Имитационные модели. Представление процессов функ­ционирования системы в виде алгоритма, имитирующего про­цессы, протекающие в исследуемой системе. При этом имити­руются элементарные явления, составляющие процесс, с сохра­нением логической структуры и последовательности протекания во времени. Имитационные модели позволяют достаточно про-

сто учитывать дискретный и непрерывный характер процессов, нелинейность характеристик элементов системы, случайные воздействия и помехи и т.д. В настоящее время имитационное моделирование - наиболее эффективный метод исследования больших (сложных) систем, а часто и единственный практиче­ски доступный метод получения информации о поведении сис­темы на этапе ее проектирования.

Комбинированные модели (аналитико-имитационные) при­меняются, когда можно использовать преимущества и аналити­ческого и имитационного моделирования. При построении ком­бинированных моделей проводится предварительная декомпо­зиция процесса функционирования объекта на составляющие процессы. Для части из них, если возможно, используются ана­литические модели, а для остальных процессов строятся ими­тационные модели.

Имитационное моделирование является весьма эффектив­ным методом исследования сложных систем. Статистическое моделирование является разновидностью имитационного моде­лирования.