З А Д А Н И Е

на контрольную работу для студентов 2 курса КИИЗ заочной формы обучения специальности 090104 – Комплексная защита объектов информатизации по дисциплине «Общая теория систем»

Построение модели статики детерминированного многомерного линейного объекта.

1. Цель работы.

Цель работы - создание линейной модели статики многомерного объекта. Лабораторный практикум поможет выработать у студента умения самостоятельно применять знания по идентификации модели статики и динамики объектов, полученные из лекционного курса и на практических занятиях, изучение методов планирования машинных экспериментов с моделями объектов, приобретение навыков решения задач идентификации в режиме диалога с ЭВМ, проведение имитационных экспериментов в соответствии с построенным планом.

Лабораторная работа должна научить студента самостоятельно работать с научно-технической литературой в области идентификации и вычислительных методов машинного моделирования, оформлять программную документацию и результаты численных экспериментов, защищать выводы, полученные при выполнении работ по исследованию характеристик объектов на ЭВМ.

2.Общие сведения.

2.1 Введение

Основной задачей ускорения научно-технического прогресса является внедрение автоматизированных систем в различные сферы производства и , в первую очередь, в проектирование сложных систем управления оборудованием и технологическими процессами с применением современных СВТ. Реализация этой задачи привела к тому , что в последнее время стали интенсивно внедряться на промышленных объектах так называемые ‘ интеллектуальные ’ системы управления. Такие системы характеризуются возможностью оценивать ненаблюдаемые переменные объекта, прогнозировать состояние объекта при выбираемых управлениях и автоматически синтезировать оптимальные стратегии управления.

Все эти задачи решаются с применением математической модели объекта, поэтому ее создание в современной теории управления играет первостепенную роль. Под математической моделью подразумевается оператор связи между функциями входных и выходных сигналов объекта.

Задачи, связанные с созданием математической модели, удобно решать в три этапа.

На первом этапе на основе априорных сведений об объекте определяется структура модели. Обычно эта модель содержит неизвестные параметры , получение которых на основе априорных знаний слишком сложно и невозможно. На втором этапе на основе наблюдений за входными и выходными переменными объекта определяются неизвестные параметры модели. На последнем этапе оценивается адекватность модели и объекта в соответствии с заданными критериями. При отрицательном результате этого этапа уточняются структура и параметры модели.

Определение структуры и параметров модели по известным реализациям ( экспериментальным данным ) входного и выходного сигналов объекта принято называть идентификацией.

Вопросам идентификации в настоящее время уделяется большое внимание. Специфика, а также ряд трудностей в решении задачи определения математической модели объекта способствовали выполнению многочисленных исследований и становлению идентификации как важного раздела технической кибернетики.

Наиболее распространены методы параметрической идентификации, когда структура математической модели задана, требуется найти только её параметры.

Задача идентификации имеет два аспекта:

1. планирование эксперимента и изменение в процессе его проведения некоторой последовательности параметров, характеризующих статические и динамические свойства объекта;

2. определение математической модели объекта, статические и динамические характеристики которой в каком-то определенном смысле соответствуют измеренным характеристикам.

Приступая к идентификации объекта, исследователю необходимо иметь достаточно полное представление о том, какая именно необходима математическая модель, а также:

1. какие испытательные воздействия необходимо подавать на вход объекта, чтобы получить его искомые характеристики ?

2. как выполнить сбор ?

3. как следует обрабатывать результаты этих испытаний, чтобы получить искомую математическую модель объекта ?

Основным методом исследования сложных объектов является метод математического моделирования на ЭВМ. Под математическим моделированием на ЭВМ понимают описание поведения физического объекта при помощи математических уравнений или соотношений и вычислительных алгоритмов, их реализации на ЭВМ.

Отличительная особенность моделирования как метода исследования заключается в возможности изучения, прогнозирования и оптимизации объектов, физический эксперимент с которыми очень затруднителен, опасен или экономически невыгоден. Вычислительный эксперимент с моделью объекта в подобных ситуациях значительно сокращает сроки и стоимость исследований, повышает обоснованность принимаемых решений. По отношению к модели исследователь является экспериментатором, проводящим эксперимент не с реальным объектом, а с его моделью. Такой подход к исследованию объекта с целью идентификации его модели положены в основу предлагаемых лабораторных работ.