Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
IMI_Тема1_Введение.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
11.11.2019
Размер:
54.27 Кб
Скачать

Тема 1

1. Загальні питання імітаційного моделювання складних об’єктів

Реальні складні системи можна досліджувати за допомогою двох типів математичних моделей: аналітичних і імітаційних. При використанні аналітичних моделей поведінка складних систем (СС) формалізується за допомогою деяких функціональних співвідношень або логічних рівнянь. Для побудови аналітичних моделей для послуг дослідника існує досить різноманітний спектр математичних методів (алгебра, функціональний аналіз, різністні рівняння, теорія імовірностей, математична статистика, теорія множин, тощо). Наявність різноманітних математичних методів, за допомогою яких можна аналітично описати функціонування СС, а потім отримати необхідну дослідницьку інформацію, спричинила широке розповсюдження аналітичних моделей у різних галузях науки та техніки.

Але аналітичні вирази, які описують процеси функціонування обраних об’єктів досліджень, можна отримати з достатньою точністю тільки для порівняно простих систем. Якщо дослідник бажає отримати аналітичні подання для процесів, які відбуваються у СС, він мусить вдаватися до досить об’ємних їх спрощень. Такі заходи, як правило, дають змогу дослідити з необхідною точністю тільки узагальнені властивості та характеристики СС, наприклад, усталеність системи, сходимість реального перехідного процесу у ній до деякого обумовленого значення, тощо.

Якщо явища, які відбуваються у СС, яка досліджується, вимагають більш детального та досконалого вивчення, може статися таке, що аналітична модель цієї системи не може відтворити точно характер її функціонування. У таких випадках кажуть, що розроблена модель не адекватна системі, яку вона описує. Така неадекватність призводить до того, що результати, отримані у процесі дослідження моделі, виявляються далекими за своєю точністю від результатів функціонування реального об’єкта. Такі можливі варіанти спотворення результатів досліджень часто роблять неможливим використання аналітичних моделей для подання СС. На допомогу досліднику у таких випадках приходить метод імітаційного моделювання (ІМД).

1.1. Стисла характеристика методу імітаційного моделювання

Насамперед про те, чому у науці запроваджено і надалі вживається така подвійна назва методу штучного подання реального об’єкта дослідження – „імітаційне моделювання”.

Імітація і моделювання є майже синонімами. Тобто у введеному понятті маємо тавтологію, що у термінологічній сфері фахівцям робити заборонено ледь не офіційно. Чому ж у теорію та практику наукових досліджень так вільно увійшло поняття „імітаційне моделювання” та знайшло себе без особливих критичних зауважень у сфері назв інших методів моделювання? Відповідь на це питання можна знайти у принципі, який покладено в основу методу ІМД. Даний метод моделювання дозволяє імітувати на сучасних ЕОМ штучний “образ” випадкового процесу, який відбувається у реальній СС.

Термін „імітаційне моделювання” означає, що ми маємо справу з такими математичними моделями, за допомогою яких результат не можна заздалегідь обчислити чи передбачити з абсолютною точністю, як це і має місце для аналітичних моделей СС. У дослідників завжди існує бажання створити таку модель СС, яка могла б при своєму використанні найбільш точно відтворювати можливі випадкові ситуації, які мають місце у реальному процесі.

Таким чином, можна зазначити, що імітаційна модель (ІМ) – це подання процесу, який досліджується у обраному об’єкті, за допомогою спеціального алгоритму та відповідної обчислювальної програми стохастичного (випадкового) моделювання, реалізованої на ЕОМ.

Такий імітаційний алгоритм у ході своєї реалізації на ЕОМ відтворює елементарні явища, що складають процес функціонування об’єкта, із збереженням їх логічної послідовності виникнення, тривалості існування, а також може генерувати такі випадкові зміни стану об’єкту, які властиві йому як системі, що зазнає збурень як внутрішньої, так і зовнішньої природи. Моделюючий алгоритм імітує різноманітні ситуації, які характерні для функціонування реальної системи, і підбиває підсумки діяльності такої системи за певний обумовлений проміжок часу її роботи. Такі підсумки мають вид чисельних характеристик, які обрані дослідником у якості показників ефективності функціонування системи. На базі такої інформації може проводити аналіз якості функціонування системи або вирішувати задачі синтезу нової, більш досконалої системи. Найбільш важливим для дослідника функціоналом є показник ефективності системи. Імітуючи різні реальні ситуації на ІМ, дослідник одержує можливість рішення таких задач, як оцінка ефективності різних принципів керування системою, порівняння варіантів структури системи, визначення ступеня впливу змін параметрів системи і початкових умов імітації її функціонування на показник ефективності системи.

Якщо класифікувати метод ІМД як один з математичних методів дослідження СС, то він являє собою чисельний метод проведення на ЕОМ експериментів з математичними моделями, які описують поведінку СС протягом деякого заданого періоду часу. Звичайно, що виконання всіх імітаційних операцій при роботі моделюючого алгоритму відбуваються у так званому машинному часі. Тобто моделювання процесу функціонування об’єкта за досить тривалий період часу може бути реалізований за досить короткий проміжок часу досліджень, враховуючи наявність швидкодіючих сучасних ЕОМ.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]