Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МЭМС Численные МетодыТытюк.docx
Скачиваний:
29
Добавлен:
13.11.2019
Размер:
2.35 Mб
Скачать

1.3.3. Классификация математических моделей.

К математическим моделям относятся те, в которых для представления процесса используют символы, а не физические свойства. Математические модели - совокупность математических объектов и отношений между ними, что адекватно отображает некоторые свойства объекта.

Рассмотрим более подробно классификацию математических моделей. Классификация происходит по несколькими принципами.

  1. В зависимости от характера отображаемых свойств объекта - функциональные и структурные. Функциональные отображают процессы функционирования объекта. Они имеют чаще всего форму системы уравнений. Структурные могут иметь форму матриц, графов, списков векторов и выражать взаимное расположение элементов в пространстве. Эти модели обычно используют в случаях, когда задачи структурного синтеза удается ставить и решать абстрагируясь от физических процессов в объекте. Они отбивают структурные свойства объекта.

  2. По методу получения функциональных математических моделей - теоретические и формальные. Теоретические получают на основе изучения физических закономерностей. Структура уравнений и параметры моделей имеют определенное физическое толкование. Формальные получают на основе проявления свойств моделируемого объекта во внешней среде, то есть рассмотрение объекта как кибернетической « черного ящика». Теоретические модели более универсальные и справедливые для широких диапазонов изменения внешних параметров. Формальные более точные в диапазоне, в котором делались измерения.

  3. В зависимости от линейности и нелинейности уравнений - линейные и нелинейные.

  4. В зависимости от множества значений сменных непрерывные и дискретные.

  5. По форме связей между исходными, внутренними и внешними сменными - алгоритмические и аналитические.

  6. В зависимости от вида уравнений, которые используются в математической модели объекта, модели подразделяются на статические и динамические. В статических моделях используются линейные и нелинейные алгебраические уравнения и их системы, а в динамических - линейные и нелинейные дифференциальные уравнения и их системы.

Лекция 2. Разновидности математических задач, возникающих при моделировании эмс.

При анализе технических объектов и процессов в какой-либо предметной области возникают типовые проблемы, решение которых приводит нас к некоторым классам задач в формальной математической постановке. Решение математических задач можно получить в аналитической форме. Существует обширный класс математических задач, которые не могут быть решены аналитически либо ввиду отсутствия теоретического решения как такового, либо из-за большого объема необходимых для решения вычислений.

Например, в высшей математике изучены методы аналитического решения систем линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Для нелинейных дифференциальных уравнений такие аналитические решения даже теоретически неизвестны.

Все вы решали систему линейных алгебраических уравнений методом Крамера. Некоторые даже помнят уравнение для вычисления определителя третьего порядка! А кто-то знает, как вычислить определитель 4-го порядка? Что делать, когда число уравнений доходит до 20 или больше?

Практически всегда целью математического моделирования является получение некоторых численных значений: либо рассчитанных для конкретной комбинации параметров по аналитическим решениям, либо рассчитанных приближенно.

Решением такого рода математических задач посвящена особая техническая дисциплина –вычислительная математика. Предметом изучения вычислительной математики являются численные методы решения разнообразных математических задач.

Применительно к анализу ЭМС также возникает целый ряд типовых математических задач и соответствующих им методов решения этих задач в математической постановке.

Ниже мы рассмотри основные математические задачи, возникающие при анализе ЭМС.