В зависимости от характера изучаемых процессов в некоторой сложной системе все виды моделирования можно разделить.
Детерминированное Стохастическое
Статическое Динамическое
Дискретное Непрерывное
Дискретно-непрерывное
Математическое Физическое
Аналитическое Имитационное В реальном масштабе времени
Комбинированное В нереальном масштабе времени
· Детерминированное моделирование отображает детерминированные процессы, т.е. такие, в которых отсутствуют всякие случайные воздействия.
· Стохастическое моделирование отображает случайные, вероятностные процессы и события.
· Статическое служит дляописания сложной системы в конкретный момент времени.
· Динамическое отражает поведение системы во времени.
· Дискретное моделирование используется для описания процессов, происходящих в дискретные моменты времени.
· Непрерывное используется для описание непрерывных во времени процессов.
· Дискретно-непрерывное используется для тех случаев, когда хотят отразить наличие как дискретных, так и непрерывных процессов в системе.
· Под математическом моделированием будем понимать процесс установления данному реальному объекту некоторого математического объекта, называемого математической моделью и исследование этой модели, позволяющее получить характеристики реального объекта. Любая математическая модель, как и всякая другая, описывает реальный объект лишь с некоторой степенью приближения.
· Для аналитического моделирования характерным является то, что процессы функционирования элементов системы записываются в виде некоторых функциональных соотношений (алгебраических, интегрально-дифференциальных, конечно-разностных и т.д.) или логических условий.
Аналитические модели могут быть исследованы тремя способами:
1. Аналитическим. Получение в общем виде зависимости выходных характеристик от исходных.
2. Численным. Нельзя решить сложные уравнения в общем виде. Результаты получают для конкретных начальных данных.
3. Качественным. Нет возможности получения конкретных решений, но можно выделить некоторые свойства объектов или решений уравнений, например, оценить устойчивость решения.
· При имитационном моделирование алгоритм, реализующий модель, воспроизводит процесс функционирования системы во времени. Имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением логической структуры объекта и последовательности протекания процесса во времени. Это позволяет по исходным данным получить сведения о состоянии процесса в определенные моменты времени. Преимуществом имитационного моделирования является возможность решения более сложных задач.
Имитационные модели позволяют достаточно просто учитывать такие факторы, как наличие дискретных и непрерывных элементов, нелинейные характеристики системы, многочисленные случайные воздействия. Когда результаты, полученные имитационной моделью, являются реализацией случайных величин и функций, то для нахождения характеристик процесса функциональной системы необходимо его многократное воспроизведение с последующей статистической обработкой.
· Комбинированное моделирования при анализе сложных систем позволяет объединить достоинства отдельных методов. В нем проводят декомпозицию процесса функционирования сложной системы на подпроцессы и для тех, где можно используют аналитические модели, где нельзя – имитационное моделирование.
Технические средства математического моделирования
Цифровая техника
Цифровая техника является дискретной. Основная проблема – быстродействие (не догнать реальное время) слишком сложен механизм.
Аналоговая техника.
В отличие от дискретной техники в основе аналоговой лежит принцип моделирования, а не счета. При использовании в качестве модели некоторой задачи электронных цепей, каждой переменной величине ставится в соответствие определенную переменную величину электрической цепи. При этом основой построения такой модели является изоморфизм - подобие исследуемой задачи и соответствующей электрической модели. При определении критерия подобия используют специальные приемы масштабирования, соответствующие заданным параметрам.
Согласно своим вычислительным возможностям АВМ наиболее приспособлены для исследования объектов, динамика которых описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями и уравнениями в частных производных, реже - алгебраическими, следовательно, АВМ можно отнести к классу специальных машин.
В общем случае под АВМ понимаем совокупность электрических элементов, организованных с систему, позволяющих 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 (n ³ 20)
| |||||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||
|
|
Гибридные ВМ
Широкий класс ВС, использующий как аналоговый, так и дискретный метод представления и обработки информации.
Подклассы гибридных ВМ:
1. АВМ с цифровыми методами численного анализа
2. АВМ, программируемые с помощью ЦВМ
3. АВМ с цифровым управлением и логикой
4.
|
5. ЦВМ с аналоговыми арифметическими устройствами
6. ЦВМ, допускающие программирование аналогового типа.
|
|
|
ЦВМ Û электрическая система согласования