- •Методические указания к выполнению лабораторных работ Лабораторная работа №1
- •2. Значение высотных координат марок:
- •Лабораторная работа №2 (литература: [1],[3][4])
- •Пример определение концептуальной модели
- •Лабораторная работа №3 (литература: [5],[10],[7])
- •По данным, рис.1 и таблиц 1,2,3 (лабораторная работа №1) определить пространственно-геометрические характеристики объекта:
- •По заданной математической модели изменения состояния объекта в фазовом пространстве (3) построить график функции , где
- •По заданной математической модели изменения состояния объекта в гильбертовом пространстве (4), (5), (6) построить график функции , где , вычисляются по формулам (8), (9).
- •Лабораторная работа №5 (литература: [1])
- •Лабораторная работа №6 (литература: [1])
- •1. Имитация состояния покоя.
- •2. Имитация поворота тела относительно оси вращения и возврат на исходную позицию. Исходные данные расположены в таблице 3.
- •3. Имитация равномерного поступательного движения объекта, принятого за абсолютно твердое тело.
- •4. Имитация скачка.
- •Лабораторная работа №7 (литература: [10],[6],[8])
- •Лабораторная работа №8 (литература: [1])
- •Лабораторная работа №9 (литература: [10])
Лабораторная работа №2 (литература: [1],[3][4])
Тема: Построение концептуальной модели изменения пространственно-временного состояния объекта в трехмерном пространстве. Алгоритмизация. Формализация.
Создание системы контроля состояний объекта делает необходимым формулирование следующих задач:
оперативное предоставление объективной информации о состоянии объекта в целом;
определение выхода состояния объекта за критический уровень;
определение границ структурных частей объекта;
прогнозирование будущего состояния объекта.
Решение этих задач невозможно без применения методов системного анализа, который дает объективную информацию об изменении всего объекта и его частей. Процедура декомпозиции системы имеет иерархическую структуру, состоящую из k уровней детализации. При этом величина k зависит как от степени сложности самого объекта, так и от вида, скорости движения, влияющего на изменение его состояния, и имеет предельное значение , где – количество точек системы. Критерием принятия решения о переходе от уровня к уровню является проверка условий выхода состояния объекта за предельно допустимые границы. При определенных обстоятельствах декомпозиция может осуществляться до уровня неделимого элемента системы – геодезического знака. В этом случае анализ системы контроля переходит к классическому виду.
Следуя структурной схеме (рисунок 1) рассмотрим процедуру декомпозиции на примере модели объекта (рисунок 2).
Пример определение концептуальной модели
Рисунок 2 – Модель объекта
Во все времена информация имела огромную ценность и представляла собой основу знания человека. В результате взаимодействия объектов между их состояниями устанавливается определенное соответствие, и чем сильнее оно выражено, тем больше информации один объект содержит о другом. Для того, чтобы установить это соответствие, необходима система, которая на основе данных об объекте объективно и правильно отображала бы его состояние. Главной целью этой системы является извлечение информации, а основными задачами являются: сбор данных об объекте, возможность применения методов и средств их обработки, хранение и передача информации. В современной интерпретации речь идет об информационной системе.
Объекты информационных систем характеризуются структурной сложностью, неоднородностью, сопровождающейся большим количеством параметров и характеристик. Это обстоятельство делает необходимым применение иерархических схем моделирования, которые позволяют рассматривать любой объект в виде совокупности блоков , каждому из которых приводится в соответствие множество его возможных состояний где – номер момента времени из периода .
В модели для каждого блока фиксируется момент перехода в новое состояние . В результате, образуется массив состояний, отображающий динамику функционирования модели системы по времени. Блоки модели могут быть представлены отдельными программными модулями. Работа каждого такого модуля воспроизводит работу всех однотипных блоков, а их количество эквивалентно числу блоков.
В основном информационные системы оперируют объектами дискретного типа: дискретные производственные процессы, каналы передачи данных и т. д. В геодезической сфере деятельности к дискретным процессам относится наблюдение за движением системы геодезических знаков во времени и пространстве.
Рассмотрим типовую схему моделирующего алгоритма на примере объекта (рисунок 2) по геодезическим данным.
На рисунке 3 представлена типовая схема моделирующего алгоритма, построенная по блочному принципу. Схема состоит из четырех модулей.
Рисунок 3 – Типовая схема моделирующего алгоритма
Согласно математическому описанию модели изменения состояний объектов по геодезическим данным, содержание программных модулей следующее:
модуль 1 – формирование начальных значений состояний объекта:
а) начальные значения состояния объекта
,
где – координаты геодезических марок приходящихся на нулевую эпоху;
б) начальные значения состояния объекта для одного прогона модели (указываются отметки марок из множеств , , учитываемых при анализе состояния объекта для одного прогона (рисунок 3));
модуль 2 – определение очередного момента изменения состояния объекта, где и выбор блока ;
модуль 3 – логическое переключение:
а) переход по номеру блока и по времени Т (принятие решения о завершении прогона);
б) фиксирование информации о переходе системы (блока) из состояния в состояние (в графической интерпретации выражается очередной точкой функции, определяющей состояние объекта в фиксированный момент времени с фазовыми координатами M и , эквивалентными значениям множества отметок геодезических знаков);
в) завершение прогона, если ;
модуль 4 – управление и обработки информации:
а) проверка точности результатов моделирования (расчет предельно допустимых границ, в рамках которых состояние объекта можно считать устойчивым);
б) окончательная обработка информации и подготовка результатов моделирования к передаче на выход модели системы.
Данная схема моделирующего алгоритма является укрупненной и в разных случаях может быть уточнена и дополнена модулями для варьирования структурой объекта.
Задание.
Построить концептуальную модель изменения пространственно-временного состояния объекта в трехмерном пространстве, используя план геодезических марок наземного объекта (см.лаб.работу №1).