Этапы моделирования _Реферативно_
.pdfПервый этап моделирования
Построение концептуальной модели М системы S и ее формализация, формулируется модель и строится ее формальная схема. Основным назначением этого этапа является переход от содержательного описания объекта к его математической модели — процесс формализации.
1.Подэтапы первого этапа моделирования
1.1.Постановка задачи машинного моделирования систем —четкая формулировка задачи исследования конкретной системы.
1.1.1.Признание существования задачи и необходимости машинного моделирования.
1.1.2.Выбор методики решения задачи с учетом имеющихся ресурсов.
1.1.3.Определение масштаба задачи и возможности разбиения ее на подзадачи.
1.1.4.Приоритетность решения различных подзадач.
1.1.5.Оценка эффективность возможных математических методов и программ- но-технических средств их решения.
1.2.Анализ задачи моделирования системы.
1.2.1.Выбор критериев оценки эффективности процесса функционирования системы
1.2.2.Определение эндогенных и экзогенных переменных модели.
1.2.3.Выбор возможных методов идентификации.
1.2.4.Выполнение предварительного анализа содержания второго этапа алгоритмизации модели системы и ее машинной реализации.
1.2.5.Выполнение предварительного анализа содержания третьего этапа получения и интерпретации результатов моделирования системы.
1.3.Определение требований к исходной информации об объекте моделирования и организация ее сбора.
1.3.1.Выбор необходимой информации о системе S и внешней среде Е.
1.3.2.Подготовка априорных данных.
1.3.3.Анализ имеющихся экспериментальных данных.
1.3.4.Выбор методов и средств предварительной обработки ин формации о системе.
От качества исходной информации об объекте моделирования существенно зависят как адекватность модели, так и достоверность результатов моделирования.
1.4.Выдвижение гипотез и принятие предположений.
1.4.1.Объем имеющейся информации для решения задач.
1.4.2.Подзадачи, для которых информация недостаточна.
1.4.3.Ограничения на ресурсы времени для решения задачи.
1.4.4.Ожидаемые результаты моделирования.
1.5.Определение параметров и переменных модели.
1.5.1.Определение и краткая характеристика переменных.
1
1.5.2.Символ обозначения и единица измерения.
1.5.3.Диапазон изменения.
1.5.4.Место применения в модели.
1.6.Установление основного содержания модели.
1.6.1.Формулировка задачи моделирования системы.
1.6.2.Структура системы и алгоритмы ее поведения, воздействия внешней среды.
1.6.3.Возможные методы и средства решения задачи моделирования.
1.7.Обоснование критериев оценки эффективности системы. Для оценки качест-
ва процесса функционирования моделируемой системы S необходимо выбрать некоторую совокупность критериев оценки эффективности, то есть в математической постановке задача сводится к получению соотношения для оценки эффективности как функции параметров и переменных системы. Эта функция представляет собой поверхность отклика в исследуемой области изменения параметров и переменных и позволяет определить реакцию системы. Эффективность системы S можно оценить с помощью интегральных или частных критериев, выбор которых зависит от рассматриваемой задачи.
1.8.Определение процедур аппроксимации.
1.8.1.Детерминированную.
1.8.2.Вероятностную.
1.8.3.Определения средних значений.
1.9.Описание концептуальной модели системы.
1.9.1.Описывается концептуальная модель в абстрактных терминах и понятиях.
1.9.2.Дается описание модели с использованием типовых математических схем.
1.9.3.Принимаются окончательно гипотезы и предположения.
1.9.4.Обосновывается выбор процедуры аппроксимации реальных процессов при по строении модели.
1.10.Проверка достоверности концептуальной модели.
1.10.1.Проверка замысла модели.
1.10.2.Оценку достоверности исходной информации.
1.10.3.Рассмотрение постановки задачи моделирования.
1.10.4.Анализ принятых аппроксимаций.
1.10.5.Исследование гипотез и предположений.
1.11.Составление технической документации по первому этапу.
1.11.1.Подробная постановка задачи моделирования системы.
1.11.2.Анализ задачи моделирования системы.
1.11.3.Критерии оценки эффективности системы.
1.11.4.Параметры и переменные модели системы.
1.11.5.Гипотезы и предположения, принятые при построении модели.
1.11.6.Описание модели в абстрактных терминах и понятиях.
1.11.7.Описание ожидаемых результатов моделирования системы S.
2
Второй этап моделирования
Математическая модель, сформированная на первом этапе, воплощается в конкретную машинную модель.
2.Подэтапы второго этапа моделирования
2.1.Построение логической схемы модели.
2.2.Получение математических соотношений.
2.2.1.Описание всех блоков модели с их наименованиями.
2.2.2.Единая система обозначений и нумерация блоков.
2.2.3.Отражение логики модели процесса функционирования системы.
2.2.4.Задание математических соотношений в явном виде.
Вобщем случае построенная машинная модель системы будет иметь комбинированный характер и отражать аналитико-имитационный подход, когда часть процесса в системе описана аналитически, а другая часть имитируется соответствующими алгоритмами.
2.3.Проверка достоверности модели системы.
2.3.1.Возможность решения поставленной задачи.
2.3.2.Точность отражения замысла в логической схеме.
2.3.3.Полнота логической схемы модели
2.3.4.Правильность используемых математических соотношений.
2.4.Выбор инструментальных средств для моделирования.
2.4.1.Наличие необходимых программных и технических средств
2.4.2.Доступность выбранной аппаратно-технической базы для разработчика модели.
2.4.3.Обеспечение всех этапов реализации модели.
2.4.4.Возможность своевременного получения результатов.
2.5.Составление плана выполнения работ по программированию.
2.5.1.Выбор языка (системы) программирования модели.
2.5.2.Указание типа аппаратных средств и необходимых для моделирования устройств.
2.5.3.Оценка примерного объема необходимой оперативной и внешней памяти.
2.5.4.Ориентировочные затраты машинного времени на моделирование.
2.5.5.Предполагаемые затраты времени на программирование и отладку программы.
2.6.Спецификация и построение схемы программы.
2.6.1.Разбиение модели на блоки, подблоки и т. д.
2.6.2.Особенности программирования модели.
2.6.3.Проведение необходимых изменений.
2.6.4.Возможности тестирования программы.
3
2.6.5.Оценка затрат машинного времени
2.6.6.Форма представления входных и выходных данных.
2.7.Верификация и проверка достоверности схемы программы.
2.8.Проведение программирования модели.
2.9.Проверка достоверности программы.
2.9.1.Обратный перевод программы в исходную схему.
2.9.2.Проверка отдельных частей программы при решении различных тестовых задач.
2.9.3.Объединение всех частей программы и проверка ее в целом на контрольном примере моделирования варианта системы.
2.9.4.Проверка оценки затрат машинного времени на моделирование.
2.10.Составление технической документации по второму этапу.
2.10.1.Логическая схема модели и ее описание.
2.10.2.Адекватная схема программы и принятые обозначения.
2.10.3.Полный текст программы.
2.10.4.Перечень входных и выходных величин с пояснениями.
2.10.5.Инструкция по работе с программой
2.10.6.Оценка затрат машинного времени на моделирование с указанием требуемых ресурсов.
Получение и интерпретация результатов моделирования систем
Компьютер используется для проведения рабочих расчетов по составленной и отлаженной программе. Результаты этих расчетов позволяют проанализировать и сформулировать выводы о характеристиках процесса функционирования моделируемой системы S.
3.Подэтапы третьего этапа моделирования.
3.1.Планирование машинного эксперимента с моделью системы.
3.1.1.Стратегическое.
3.1.2.Тактическое.
3.1.3.Планирование машинного эксперимента.
3.2.Определение требований к вычислительным средствам.
3.3.Проведение рабочих расчетов.
3.3.1.Подготовка наборов исходных данных для ввода.
3.3.2.Проверка исходных данных, подготовленных для ввода.
3.3.3.Проведение расчетов.
3.3.4.Получение выходных данных, то есть результатов моделирования.
3.4.Анализ результатов моделирования системы.
3.5.Представление результатов моделирования.
3.6.Интерпретация результатов моделирования.
3.7.Подведение итогов моделирования и выдача рекомендаций.
3.8.Составление технической документации по третьему этапу.
4
3.8.1.План проведения машинного эксперимента.
3.8.2.Наборы исходных данных для моделирования.
3.8.3.Результаты моделирования системы.
3.8.4.Анализ и оценку результатов моделирования
3.8.5.Выводы по полученным результатам моделирования.
3.8.6.Указание путей дальнейшего совершенствования машинной модели и возможных областей ее приложения.
5