4. Модели систем

4.1. Цели моделирования систем

Основными задачами моделирования является адекватное представление информации для достижения двух основных целей: во-первых, для анализахарактеристик (свойств) систем и, во-вторых, длясинтеза (разработки) систем, отвечающих заданным условиям. Имея в виду, что искусственные системы являются, в конечном счете, системами управления, можно сказать, что целью моделирования при анализе является оценка характеристик систем при различных уровнях представления информации об объекте, а при синтезе – разработка модели управляющей части системы (системы принятия решений).

Кроме основных целей моделирование может использоваться также для проверки работоспособности управляющего устройства в разных режимах работы (данный процесс моделирования называется тестированием ), для улучшения качества процессов управления (системы управления с моделью), проверки решений параллельно с их генерированием(имитационное моделирование) и т.д.

4.2. Уровни моделирования

4.2.1. Классификация уровней моделирования

Существует достаточно большое количество классификационных признаков для моделей элементов и систем, однако, наиболее общим является объем информации, который несет в себе модель. Уровень определенности информации определяет границы, при которых модель и объект или модели разного вида сохраняют гомоморфизм (иногда говорят «гоморфизм»), т.е. могут рассматриваться как адекватные в смысле определенных критериев близости.

С указанной точки зрения выделим следующие уровни моделирования:

1) Концептуальныйуровень, когда определяются границы системы (элемента), т.е. указываются векторы входных и выходных координат системы (элемента).

2) Топологическийуровень, когда определены связи входных, выходных и внутренних переменных системы. Моделями данного уровня являются графы. Если, кроме того, указаны (хотя бы в общем виде, без задания структуры операторов) интенсивности связей, то моделями этого уровня являются сети.

3) Структурныйуровень, когда определена структура операторов, описывающих взаимосвязь входных, выходных и внутренних переменных. Например, взаимосвязь может задаваться функциональными статическими соотношениями, операторами описания динамики (дифференциальные, интегральные уравнения, передаточные функции и т.д.), матричными преобразованиями и т.д.

4) Параметрическийуровень, когда заданы параметры операторов связей, т.е. модель данного уровня полностью определена (в той степени, в которой определены параметры) и над ней могут проводится наиболее информативные эксперименты и делаться расчеты.

При использовании моделей различных уровней возникают вопросы:

1) Какие задачи позволяет решать модель того или иного уровня?

2) Для каких задач модель каждого уровня является информационно не избыточной?

Ответы на эти вопросы позволяют определить минимально допустимый уровень информации для решения тех или иных задач, что, в свою очередь, позволяет минимизировать затраты ресурсов на формирование баз данных и разработку методов анализа моделей.