14.Имитационное моделирование систем. Цели, условия применения, преимущества и сложности имитационного моделирования.

Имитационное моделирование - техника численных экспериментов, с помощью которых можно получить эмпирические оценки степени влияния различных факторов - исходных величин, которые точно не определены, на зависящие от них результаты - показатели.

Целью имитационного моделирования является построение вероятностных распределений для возможных значений выходной стохастической переменной при случайном изменении входных стохастических переменных {x_i, }.

Условия применения имитационного моделирования. Несмотря на то, что ИМе явл-ся мощным инструментом иссл-я систем, его применение рационально не во всех сл-х. Известно множество задач, решаемых более эфф-но др методами. Вместе с тем для большого класса задач иссл-я и проектирования систем метод ИМ наиб приемлем. Правильное его употребление возм-но лишь в случае четкого понимания сущности метода ИМ и усл-й его исп-я в практике иссл-я реальных систем при учете особ-тей конкр систем и возм-тей их иссл-я разл методами

В кач-ве осн критериев целесообразности применения метода ИМ на ЭВМ м-о указать: отсутствие или неприемлемость аналитических, численных и качеств-х методов реш-я поставленной задачи; наличие дост-го кол-ва исх инф-ии о моделируемой системе; необх-ть проведения на базе др возм-х методов решения очень большого кол-ва вычислений; возм-ть поиска опт-го варианта системы.

Преимущества и сложности имитационного моделирования(ИМия). ИМ-метод, позв-щий строить модели, опис-щие про-цессы так, как они проходили бы в действ-ти. достоинства: машинный эксперимент с ИМ дает возм-ть иссл-ть особ-ти процесса функц-ания системы в любых усл-х; применение ЭВМ в им-ном эксперименте существенно сокращает продолж-ть испытаний по ср-ю с натурным экспер-том; ИМ позволяет включать рез-ты натурных испытаний реальной системы или ее частей для проведения дальнейших иссл-ний; ИМ обладает известной гибкостью варьирования структуры, алгоритмов и парам-в моделируемой с-мы, что важно с т.з. поиска опт-го варианта с-мы; ИМ сложных систем часто явл-ся единственным практ-ки реализуемым методом иссл-я процесса функц-я таких систем на этапе их проектир-я.

Осн недостатком, проявл-ся при машинной реализации метода ИМ, явл-ся то, что решение, полученное при анализе ИМ, всегда носит частный хар-р, так как оно соотв-т фиксированным эл-там стр-ры, алгоритмам поведения и значениям парам-в с-мы, нач усл-ий и воздействий внешней среды. Поэтому для полного анализа хар-к процесса функц-я систем, а не получения только отдельной точки прих-ся многократно воспр-ть им эксперимент, варьируя исх данные задачи. При этом, как следствие, возникает увеличение затрат машинного времени на проведение экспер-та с ИМ процесса функц-я исследуемой с-мы.

15.Процедура имитационного моделирования.

Определение метода имитационного моделирования. Метод ИМ заключается в создании логико-аналитической (математической модели системы и внешних воздействий), имитации функционирования системы, т.е. в определении временных изменений состояния системы под влиянием внешних воздействий и в поучении выборок значений выходных параметров, по которым определяются их основные вероятностные характеристики. Данное определение справедливо для стохастических систем.

При исследовании детерминированных систем отпадает необходимость изучения выборок значений выходных параметров.

Модель системы со структурным принципом управления представляет собой совокупность моделей элементов и их функциональные взаимосвязи. Модель элемента (агрегата, обслуживающего прибора) - это, в первую очередь, набор правил (алгоритмов) поведения устройства по отношению к выходным воздействиям (заявкам) и правил изменений состояний элемента. Элемент отображает функциональное устройство на том или ином уровне детализации. В простейшем случае устройство может находится в работоспособном состоянии или в состоянии отказа. В работоспособном состоянии устройство может быть занято, например, выполнение операции по обслуживанию заявки или быть свободным. К правилам поведения устройства относятся правила выборки заявок из очереди; реакция устройства на поступление заявки, когда устройство занято или к нему имеется очередь заявок; реакция устройства на возникновение отказа в процессе обслуживания заявки и некоторые другие.

Имитационное моделирование (ИМ) — это метод исследования, который основан на том, что анализируемая динамическая система заменяется имитатором и с ним производятся эксперименты для получения об изучаемой системе. Роль имитатора зачастую выполняет программа ЭВМ.

Основная идея метода ИМ состоит в следующем. Пусть необходимо определить функцию распределения случайной величины y. Допустим, что искомая величина y может быть представлена в виде зависимости: y=f( где  случайные величины с известными функциями распределения.

Для решения задач такого вида применяется следующий алгоритм:

1. по каждой из величин  производится случайное испытание, в результате каждого определяется некоторое конкретное значение случайной величины _i_i_i;

2. используя найденные величины, определяется одно частное значение y­­­­_i по выше приведённой зависимости;

3. предыдущие операции повторяются N раз, в результате чего определяется N значений случайной величины y;

3. на основании N значений величины находится её эмпирическая функция распределения.