Otvety_MS_PDF

36. Моделирование случайных воздействий

↑↑↑

На систему могут оказываться различные воздействия. Они могут быть неслучайными (регулярными) или случайными.

Закон изменения случайных воздействий с помощью регулярных функций описать совершенно невозможно. В таких случаях наиболее подходящим аппаратом для описания воздействий являются случайные процессы. Свойства этих процессов носят вероятностный, или статистический, характер и изучаются в теории случайных процессов.

Таким образом, случайные воздействия моделируются аппаратом случайных процессов.

Реализации случайного процесса

Случайный процесс – это процесс, реализации которого возникают случайным образом. Он характеризуется теми же величинами, что случайная величина – математическим ожиданием, дисперсией. Математическое ожидание в данном случае – это некая средняя реализация, к которой стремится случайный процесс. Дисперсия, соответственно, отражает степень разброса реализаций около математического ожидания.

Однако эти характеристики не отражают внутреннего характера случайного процесса. Для этого служит корреляционная функция (иначе – автокорреляционная функция). Она отражает степень зависимости между сечениями случайной функции (процесса), относящимися к различным моментам времени.

С помощью этих характеристик случайного процесса его можно смоделировать, а значит задать случайные воздействия в модели.

41

37. Особенности реализации процессов с использованием Q-схем

↑↑↑

Q-схемы – это системы массового обслуживания (СМО). В данном вопросе можно рассказать о том, что процессы в СМО реализованы как обработка потока заявок каналами. Из этого вытекают их особенности. СМО могут быть с отказами или очередями, с разным ограничением на очереди, с несколькими типами заявок, отказами каналов, расстановкой приоритетов на обслуживание заявок и т.д.

Для справки – см. вопрос №7.

42

38. Свойства и понятия языков имитационного моделирования. Классификация языков имитационного моделирования

↑↑↑

Язык программирования представляет собой набор символов, распознаваемых ЭВМ и обозначающих операции, которые можно на ней реализовать. Каждый язык моделирования отражает определённую структуру понятий для описания широкого класса явлений. Это тщательно разработанная система абстракций, предоставляющих основу для формирования процесса функционирования исследуемой системы.

Язык имитационного моделирования (ЯИМ) содержит абстрактные конструкции, непосредственно или близко отражающие понятия, в которых представлена формализованная модель. Также в них присутствует автоматизация стандартных функций моделирования.

Языки моделирования обладают некоторыми особыми свойствами и понятиями:

Совмещение. Параллельно протекающие в реальных системах S процессы представляются с помощью последовательно работающей ЭВМ. ЯИМ позволяют обойти эту трудность путём введения понятий системного времени.

Размер. ЯИМ используют динамическое распределение памяти (компоненты модели системы появляются в ОЗУ и исчезают в зависимости от текущего состояния. Эффективность моделирования достигается так же использованием блочных конструкций: блоков, подблоков и т.д.

Изменения. ЯИМ предусматривают обработку списков, отражающих изменения состояний процесса функционирования моделируемой системы на системном уровне.

Взаимосвязь. Для отражения большого количества между компонентами модели в статике и динамике ЯИМ включаем системно организованные логические возможности и реализации теории множеств.

Стохастичность. ЯИМ используют специальные программные генерации последовательностей случайных чисел, программы преобразования в соответствующие законы

распределения.

Анализ. ЯИМ предусматривают системные способы статистической обработки и анализа результатов

моделирования.

Классификация

Также в эту классификацию можно добавить вещи, касающиеся и обычных языков программирования (парадигму и т.п.).

43

39. Стратегическое планирование машинных экспериментов с моделями систем

↑↑↑

Имитационное моделирование является по своей сути машинным экспериментом с моделью исследуемой или проектируемой системы. План имитационного эксперимента на ЭВМ представляет собой метод получения с помощью эксперимента необходимой пользователю информации. Эффективность использования экспериментальных ресурсов существенным образом зависит от выбора плана эксперимента. Основная цель экспериментальных исследований с помощью имитационных моделей состоит в наиболее глубоком изучении поведения моделируемой системы. Для этого необходимо планировать и проектировать не только саму модель, но и процесс её использования, т.е. проведения с ней экспериментов на ЭВМ. Весь комплекс вопросов планирования экспериментов с имитационными моделями для их успешного решения рационально разбить на стратегическое и тактическое планирование.

План эксперимента определяет объём и порядок проведения вычислений на ЭВМ, приёмы накопления и статистической обработки результатов моделирования системы. Поэтому основная задача планирования машинных экспериментов с моделью формулируется следующим образом: необходимо получить информацию об объекте моделирования, заданном в виде моделирующего алгоритма (программы), при минимальных или ограниченных затратах машинных ресурсов на реализацию процесса моделирования.

Стратегическое планирование ставит своей целью решение задачи получения необходимой информации о системе с помощью модели, реализованной на ЭВМ, с учётом ограничений на ресурсы, имеющиеся в распоряжении экспериментатора. По своей сути стратегическое планирование аналогично внешнему проектированию при создании системы, только здесь в качестве объекта выступает процесс моделирования системы.

Основные проблемы стратегического планирования:

большое количество факторов в системе (входные параметры модели);

большое количество реакций на эти факторы (выходные параметры модели);

медленная стохастическая сходимость измерений (т.е. медленное приближение дискретных данных к реальным законам распределения величины, т.е. невысокая их точность);

ограниченность машинных ресурсов на проведение экспериментов.

Этапы стратегического планирования:

построение структурной модели (установление факторов для эксперимента);

построение функциональной модели (выбор необходимых факторов).

44

40. Тактическое планирование машинных экспериментов с моделями систем

↑↑↑

Имитационное моделирование является по своей сути машинным экспериментом с моделью исследуемой или проектируемой системы. План имитационного эксперимента на ЭВМ представляет собой метод получения с помощью эксперимента необходимой пользователю информации. Эффективность использования экспериментальных ресурсов существенным образом зависит от выбора плана эксперимента. Основная цель экспериментальных исследований с помощью имитационных моделей состоит в наиболее глубоком изучении поведения моделируемой системы. Для этого необходимо планировать и проектировать не только саму модель, но и процесс её использования, т.е. проведения с ней экспериментов на ЭВМ. Весь комплекс вопросов планирования экспериментов с имитационными моделями для их успешного решения рационально разбить на стратегическое и тактическое планирование.

План эксперимента определяет объём и порядок проведения вычислений на ЭВМ, приёмы накопления и статистической обработки результатов моделирования системы. Поэтому основная задача планирования машинных экспериментов с моделью формулируется следующим образом: необходимо получить информацию об объекте моделирования, заданном в виде моделирующего алгоритма (программы), при минимальных или ограниченных затратах машинных ресурсов на реализацию процесса моделирования.

Тактическое планирование представляет собой определение способа проведения каждой серии испытаний машинной модели, предусмотренных планом эксперимента. Для тактического планирования имеется аналогия с внутренним проектированием системы, но в качестве объекта рассматривается процесс работы с моделью.

Тактическое планирование эксперимента прежде всего связано с вопросами эффективного использования выделенных для эксперимента машинных ресурсов и определением конкретных способов проведения испытаний модели, намеченных планом эксперимента, при стратегическом планировании.

Тактическое планирование машинного эксперимента связано, прежде всего, с решением следующих проблем:

определение начальных условий и их влияния на достижение установившегося результата при моделировании;

обеспечение точности и достоверности результатов моделирования;

уменьшение дисперсии оценок характеристик процесса функционирования моделируемых систем;

выбор правил автоматической остановки имитационного эксперимента с моделями систем.

45