Тема 2. Основні принципи моделювання.
При аналізі, синтезі систем управління застосовують два принципи моделювання:
класичний (індуктивний);
системний.
Перший принцип в основному використовують при моделюванні простих об’єктів. При моделюванні складних об’єктів управління використовують системний принцип.
Класичний принцип передбачає моделювання системи при переході від частинного до загального і синтезує (створює) модель шляхом злиття, додавання окремих компонентів моделювання в загальному.
Системний принцип на відміну від класичного передбачає послідовний перехід від загального до частинного, в основі моделювання лежить мета, ціль дослідження. Виходячи із цілі (мети дослідження) здійснюється виділення мети об’єкта в цілому та окремих його елементів.
Системний принцип моделювання використовують при аналізі та розробці АСУ, що являє собою сукупність систем управління різних рівнів ієрархії, причому кожний рівень управління виконуючи свої функції повинен задовольняти загальній цілі цієї системи управління, що визначається так званим глобальним критерієм управління, в якості якого може бути один показник або сукупність показників, зв’язаних між собою за певною схемою.
При системному принципі моделювання суттєве значення мають поняття як система та зовнішнє середовище, які в процесі моделювання мають різні співвідношення.
Система — це цілеспрямована множина взаємозв’язаних елементів будь-якої природи. Зовнішнє середовище — це множина існуючих поза системою елементів будь-якої природи, що створює вплив на систему чи знаходиться під її дією.
При використанні системного принципу моделювання потрібно виконувати такі рекомендації загального характеру:
1. Потрібно правильно визначити ціль дослідження, тобто здійснити правильний вибір проблеми;
2. Аналіз системи повинен мати чітку направленість. Під цим ми розуміємо доцільну декомпозицію системи;
3. Необхідно знати, що в складних системах є наявність невизначеності і потрібно при досліді використовувати різні шляхи, методи для усунення цих невизначеностей;
4. При дослідженнях потрібно визначати не одне, а декілька однакових, виходячи із цілей дослідження, рішень (альтернатив). Це дасть можливість отримання декількох результатів, що дасть певну свободу вибору найбільш ефективного результату.
Ціль повинна бути виражена якимось чином у вигляді кількісних або якісних оцінок, критеріїв моделювання. Критерії, за якими здійснюється оцінка потрібно представити у вигляді ієрархії критеріїв, що відображають окремі сторони функціонування системи або її окремих підсистем чи елементів. При дослідженні системи використовують структурний та функціональний підходи. При структурному підході виявляють склад системи у вигляді елементів, а також зв’язків між цими елементами. При цьому значну увагу приділяють виявленню та виділенню системоутворюючих та системовизначаючих зв’язків, тобто таких зв’язків, що визначають ціль моделювання.
Функціональний підхід дозволяє оцінювати функції, які виконує система для досягнення цілей функціонування системи, тобто оцінюється поведінка системи. При дослідженні складних систем застосовують одночасно структурний та функціональний підходи, виділяючи на певних етапах дослідження той чи інший підхід.
Рис 2.1.Схема класичного принципу.
Розглянемо принципові схеми створення (синтезу) моделі з використанням класичного та системного принципу.
За класичним принципом процес (об’єкт), який моделюється, розділяється на окремі підсистеми, тобто здійснюється вибір за певними даними (Д) та формуються задачі і цілі, окремі для кожної підсистеми. Цілі відображають окремі сторони функціонування об’єкта. Ці сторони відображаються окремими компонентами (К) моделі об’єкта. Модель являє собою суму окремих її компонентів, які ізольовані одна від одної. Така модель не дає змоги визначити системний ефект, який проявляється тільки при взаємодії окремих складових К.
Рис 2.2.Схема моделювання з використанням системного підходу.
В основі системного підходу при моделюванні покладено принцип розкладання системи як єдиного інтегрованого цілого. Синтез моделі починається з формування цілей моделювання, цілей функціонування об’єкта. Виходячи з поставлених цілей визначають вимоги (ВМ) до моделі об’єкта. На базі цих вимог здійснюється декомпозиція об’єкта як системи на підсистеми. В основі цієї декомпозиції на підсистему повинна бути покладена якась системна характеристика — властивість об’єкта. Після виділення підсистем, їх представляють як сукупність взаємозв’язаних елементів, які включають чи не включають в модель, використовуючи певні критерії вибору (КВ). Модель буде являти собою сукупність взаємозв’язаних моделей відібраних елементів. Моделювання є ітераційною процедурою з повертанням на попередні етапи, включаючи і етап формування цілей.
Контрольні питання
Які існують принципи моделювання?
Що передбачає класичний принцип моделювання?
Що передбачає системний принцип моделювання?
Яких рекомендацій слід дотримуватись при моделюванні за системним принципом?
Що таке структурний підхід?
Що таке функціональний підхід?
Схема моделювання за класичним принципом.
Схема моделювання за системним принципом.
[7,c.20-24]