Статья I. Содержание Содержание 1




НазваниеСтатья I. Содержание Содержание 1
страница1/15
Дата29.04.2013
Размер1.11 Mb.
ТипСтатья
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Моделирование

Статья I.Содержание


Содержание 1

Моделирование 3

Философские аспекты моделирования. 3

Классификация видов моделирования. 4

Технические средства ЭВМ. 6

Основные понятия теории моделирования. 9

Типовые математические схемы. 11

Формализация и алгоритмизация процесса функционирования сложных систем. 12

Основные этапы моделирования больших систем 13

Основные понятия теории планирования эксперимента. 17

Виды планирования эксперимента. 19

Вычислительная система, как объект моделирования. 19

Моделирование на системном уровне. 20

Непрерывно стохастические модели (Q-схемы) 21

Основные понятия теории массового обслуживания. 21

Система смешанного типа. 23

Не Марковские случайные процессы, сводящиеся к Марковским. 27

Метод псевдо состояний. 27

Метод вложенных цепей Маркова. 29

Метод статистических испытаний. Метод Монте-Карло. 29

Способы получения псевдослучайных чисел. 30

Аппаратный способ. 30

Табличная схема. 31

Алгоритмический способ. 31

Преимущества и недостатки типов генерации случайных чисел. 31

Простейшие алгоритмы генерации последовательности псевдослучайных чисел 32

Распределение Пуассона. 35

Распределение Эрланга. 35

Нормальное (Гауссово) распределение. 36

Методика построения программной модели ВС. 37

Моделирование работы источника информации (ИИ). 38

Моделирование работы Обслуживающего Аппарата. 39

Моделирование работы абонентов. 40

Моделирование работы буферной памяти. 40

Разработка программы для сбора статистики. 42

Управляющая программа имитационной модели. 42

Принцип t. 42

Событийный принцип. 43

Методика реализации событийной модели. 44

Комбинированный метод. 46

Моделирование систем и языки моделирования. 47

Классификация языков имитационного моделирования. 47

Формальное описание динамики моделируемого объекта. 48

Задачи построения модели. 49

Языки, ориентированные на события. 49

Языки, ориентированные на процессы. 49

Сравнение универсальных и специализированных языков программирования при моделировании: 51

Основные концепции языка РДО (Ресурсы, действия, операции). 51

Представление сложной дискретной системы в РДО методе. 55

AnyLogic™ 58

Открытая архитектура. 59

Уровни моделирования. 59

Язык General Purpose System Simulation (GPSS) 60

Классификация блоков GPSS. 62

Управление процессом моделирования. 63

Задержки транзактов по заданному времени. 66

Группа блоков создания и уничтожения транзактов. 67

Изменения параметров транзакта. 68

Группа блоков, создания копий транзактов. 69

Группа блоков синхронизации движения транзактов. 69

Блоки, определяющие аппаратную категорию. 72

Блоки, изменяющие маршруты транзактов. 75

Блоки, относящиеся к статистической категории 78

Определение функции в GPSS 80

Моделирование вероятностных функций распределения GPSS World 82

Классификация систем массового обслуживания 82

Метод формализации для сложных дискретных систем и структур 87


[1.09.2006][Лекция 1]

Моделирование



Лектор: Рудаков Игорь Владимирович

Литература:

  1. Бусленко «Моделирование сложных систем» (последн. редакция)

  2. Советов, Яковлев «Моделирование систем»

  3. Шрайбер «Моделирование на JPSS»

  4. Марков «моделирование информационно-вычислительных процессов»

  5. Методички Рудакова и Курова

  6. Наренков, Федорук «Моделирование сложных дискретных систем на базе…» (методичка) 1999 г.



Два преимущества моделирования:

  1. дешевизна;

  2. фантастика



Философские аспекты моделирования.


Методологическая основа моделирования – это диалектический метод познания (придумал Гегель).

Все то, на что направлена человеческая деятельность над объектом.


Выработка методологии направлена на упорядочивание, получение и обработку информации об объекте, которые существуют вне нашего сознания и взаимодействуют между собой и внешней средой.

[4.09.2006] [Лекция 2]


В научных исследованиях большую роль играет понятие гипотеза, т.е. определенные предсказания, основывающиеся на небольшом количестве опытных данных, наблюдениях, догадках. Быстрая и полная проверка выдвигаемых гипотез может быть проведена в ходе специально поставленного эксперимента. При формировании и проверке правильности гипотезы большое значение в качестве метода суждения имеет аналогия.

>> Методика - совокупность методов.

Аналогией называется суждение о каком-либо частном сходстве двух объектов. Причем такое сходство может быть существенным или несущественным.

Существенные сходства (различия) условны и относительны - зависит от уровня абстрагирования и в общем случае определяется конечной целью проводимого исследования.

Современная научная гипотеза создается, как правило, по аналогии с проведенными на практике положениями.

Аналогию и гипотезу связывает эксперимент.

Гипотезы и аналогии, отражающие реальный объективно существующий мир, должны обладать наглядностью или сводиться к удобным для исследования логическим схемам, упрощающим рассуждения и логические построения, или позволяющим проводить эксперименты, уточняющие природу явления, называются моделями.

Т.е. модель - это объект-заместитель объекта оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала.

Замещение одного объекта другим с целью получения информации по важнейшим свойствам объекта оригинала с помощью объекта-модели называется моделированием.

Гносеологическая роль теории моделирования, т.е. её значение в теории познания, заключается в том, что изучение моделей, выступает в роли относительно самостоятельного квазиобъекта, позволяет получить при исследовании некоторые данные о самом объекте.

>> Данные отображают характеристики, свойства объекта

Причем по отношении к моделям исследователь является экспериментатором, только эксперимент проводится не с объектом, а с моделью.

Любой эксперимент может иметь существенное значение в конкретной области науки и техники, только при его специальной обработке и обращении.

Единичный эксперимент не может быть решающим для подтверждения гипотезы или теории.

В основе моделирования лежит теория подобия, которая утверждает, что абсолютное подобие имеет место только при замене одного объекта другим точно таким же.

Подобия:

  1. Полное

  2. Неполное

  3. Приближенное

Классификация видов моделирования.


Будем давать классификации в зависимости от характера изучаемых процессов в системе



Детерминированное моделирование отображает детерминированные процессы, т.е. такие процессы в которых отсутствуют всякие случайные величины и даже случайные процессы.

Стохастическое моделирование - отображают вероятностные процессы и события.

Статическое моделирование служит для описаний поведения объекта в какой-либо момент времени.

Динамическое моделирование отражает поведение объекта во времени.

Дискретное моделирование служит для отображения объекта в определенный момент времени.

Непрерывное моделирование позволяет отображать непрерывный процесс в системе.

Под математическим моделированием будем понимать процесс установления данному реальному объекту некоторого математического объекта, называемого математической моделью, и исследование этой модели позволяет получить характеристики реального объекта.

Вид математической модели зависит как от природы реального объекта, так от целей моделирования. Любая математическая модель, как и всякая другая, описывает реальный объект лишь с определенной степенью приближения.

>>В аналитике главное, что мы можем описать модель формулами.

Аналитическое моделирование – математическая формализация, изменение свойств объекта во времени.

Для аналитического моделирования характерно то, что процессы функционирования элементов системы записываются в виде некоторых функциональных соотношений (алгебраические, интегро-дифференцированные, конечно разностные) и логических условий.

Аналитическая модель может быть исследована 3-мя способами:

  1. аналитическим способом – стремятся получить в общем виде зависимость от исходных характеристик;

  2. численным способом – когда нельзя решить в общем виде, то получаем результаты для конкретных начальных данных;

  3. качественный способ – не имея решения управления в общем виде, мы можем найти некоторые свойства решения;

>> Имитационное моделирование хуже аналитического. Последнее – самое лучшее.

При имитационном моделировании реализующий модель алгоритм воспроизводит процесс функционирования системы во времени, причем имитируются элементарные явления, составляющие процесс с сохранением их логической структуры и последовательности протекании во времени, что позволяет по исходным данным получить сведения о состоянии процесса в определенные моменты времени, дающие возможность оценить характеристики системы.

Основным преимуществом имитационного моделирования по сравнению с аналитическим, является возможность решения более сложных задач. Имитационные модели позволяют достаточно просто учитывать такие факторы, как наличие дискретных и непрерывных элементов, нелинейные характеристики системы и её элементов, многочисленные случайные воздействия.

Когда результаты, получаются при воспроизведении на имитационной модели процесса функционирования системы, являются реализациями случайных величин и функций, тогда для нахождения характеристик процесса, требуется его многократное воспроизведение с последующей статической обработкой.

Комбинированное моделирование при анализе системы позволяет определить достоинства его компонентов. Обычно проводят декомпозицию процесса функционирования объекта на составляющие подпроцессы.

>> Чем больше аналитики, тем ближе результат.


[11.09.2006][Лекция 3]

Технические средства ЭВМ.


Это ЭВМ, которые мы используем при моделировании, т.е. компьютер, да и вообще любые вычислительные устройства.

Принципиально можно выделить 2 типа: цифровые и аналоговые. Цифровая техника является дискретной. Основной принцип – быстродействие (не догнать реальное время) слишком сложен механизм.

>>

Процессор может выполнять:

  1. АЛУ

  2. Управление

Только сложение и сдвиг

У ОП быстродействие должно быть сопоставимо с ЦП.

<<

Аналоговая быстрее цифры. Скорость аналоговых ограничивается скоростью передвижения электрона в цепи.

Недостаток: низкая точность, т.к. всё представляется сигналами.

У цифровой недостаток: медленная.

При моделировании компьютера являются наиболее конструктивным способом для решения большинства инженерных задач 2 основные пути использования:

  1. Как средство расчета по полученным аналитическим моделям.

  2. Как средство имитационного моделирования.


(!) Вспомнить про цифровые компьютеры.

В отличие от дискретной техники в аналоговых компьютерах заложен принцип моделирования, а не счета. В качестве модели определенной задачи используются электронные цепи. В каждой переменной величине задачи ставится в соответствие переменная величина электронной цепи. При этом основа построения такой модели является изоморфизм (подобие) исследуемой задачи и соответствующей ей электронной модели. В большинстве случаев при определении критерия подобия используются специальные приемы масштабирования, соответствующих значений параметров модели и переменных задач. Согласно своим вычислительным возможностям аналоговые машины наиболее приспособлены для исследования объектов, динамика которых описывается обыкновенными и частными производными в ОДУ и алгебраических уравнениях. => АВМ можно отнести к специальным машинам.

Под АВМ (аналоговые ВМ) будем понимать совокупность электрических элементов организованных в систему, позволяющую изоморфно моделировать динамику изучаемого объекта. Функциональные блоки АВМ должны реализовывать весь комплекс арифметико-логических операций.

АВМ делятся по мощности (степень дифференциальных уравнений):

  • малые (n < 10),

  • средние (10  n  20),

  • большие аналоговые комплексы (n > 20)


Пульт управления






Система

масштабирования

Система

управления

Система

коммутации



Операционные блоки

Линейные

Нелинейные








Система управления

(контроля)

Блок операционных

усилителей




Под гибридной ВМ будем понимать широкий класс вычислительных систем, использующие как аналоговую, так и дискретную формы представления и обработки информации.

Подклассы гибридных ВМ:

  1. АВМ, использующие цифровые методы численного анализа

  2. АВМ, программируемые с помощью ЦВМ (цифровой).

  3. АВМ с цифровым управлением и логикой

  4. АВМ с цифровыми элементами (например, память, цифровые вольтметры и прочие ВМ)

  5. ЦВМ с аналоговыми арифметическими устройствами



  1. ЦВМ, допускающие программирование аналогового типа (программировать можем дифференциальные анализаторы)


Гибридная ВМ:



Применение гибридной вычислительной техники:

  1. моделирование дискретных систем и случайных процессов;

  2. решение задач оптимизации

  3. исследование в области управления подвижными объектами

  4. моделирование системы "человек - компьютер"


Сравнительная характеристика аналоговой и цифровой техники:

Тип информации

Непрерывный

Дискретный

Изменение значений

Величиной напряжения

Числовым значением

Базовые операции

Арифметические операции и интегрирование

Арифметические операции

Принцип вычисления

Высокопараллельный

Последовательно-параллельный

Режим реального времени

Без ограничений

Ограничен

Динамическое изменение решаемой задачи

Посредством системы коммутации

В диалоговом режиме

Требования к пользователю

Профессиональные знания, методика моделирования

Знание основ ПО ЭВМ

Уровень формализации задачи

Ограничен моделью решаемой задачи

Высокий

Способность к решению логических задач

Ограничена

Высокая

Точность вычисления

Ограничена (10-4)

Ограничена разрядностью (10-40)

Диапазон представления чисел

1 … 10-4

Зависит от разрядности

Класс решаемых задач

Алгебраические и дифф. уравнения.

Любые

Специальные функции

Ограниченный набор

Неограниченный набор

Уровень миниатюризации

Ограничен

Высокий

Сфера применения

Ограничена

Практически любая

Пользовательский интерфейс

Низкий уровень

Высочайший уровень



[15.09.2006][Лекция 4]

Основные понятия теории моделирования.


Пусть задана сложная дискретная система S.


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Похожие:

Статья I. Содержание Содержание 1 iconСтатья впервые напечатана в научно-публицистическом альманахе
Это научное знание обязательно включено в содержание коммуникативного образования, и определяет это содержание, в современных институтах...
Статья I. Содержание Содержание 1 iconЗаключительный отчет июль 2010 содержание содержание 2 список аббревиатур 3 введение 4

Статья I. Содержание Содержание 1 iconУчебно-методическое пособие м., Ифран, 2002 содержание новая реальность российского гуманитарного образования Лекция “Теология”: содержание предмета a priori
Лекция “Теология”: содержание предмета a priori
Статья I. Содержание Содержание 1 iconСодержание содержание 1
Экспертно-консалтинговая компания BoardSource публикует «Индекс управления нко 2010»
Статья I. Содержание Содержание 1 iconСтатья «Космические лучи»
Интенсивность космических лучей за последние 105-106 лет и содержание изотопа 81Kr в атмосфере
Статья I. Содержание Содержание 1 iconСодержание содержание 2 введение 3
Авторское выполнение научных работ на заказ. Контроль плагиата, скидки, гарантии, прямое общение с
Статья I. Содержание Содержание 1 iconГодовой отчет 2010 содержание
Содержание
Статья I. Содержание Содержание 1 iconИнформационн ы йотчет 2011 содержание
Содержание
Статья I. Содержание Содержание 1 icon«By becoming a monster one learns what is to be human.» Содержание содержание 1

Статья I. Содержание Содержание 1 iconСодержание содержание 6 введение 7 1 рейтинговая система оценки знаний 9
Авторское выполнение научных работ на заказ. Контроль плагиата, скидки, гарантии, прямое общение с
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница