Тема 2. Основные принципы моделирования.

При анализе, синтезе систем управления применяют два принципа моделирования:

1. классический (индуктивный);

2. системный.

Первый принцип в основном используют при моделировании простых объектов. При моделировании сложных объектов управления используют системный принцип.

Классический принцип предусматривает моделирование системы при переходе от частинного к общему и синтезирует (создает) модель путем слияния, добавление отдельных компонентов моделирования в общем.

Системный принцип в отличие от классического предусматривает последовательный переход от общего к частинного, в основе моделирования лежит цель, цель исследования. Исходя из целые (цели исследования) осуществляется выделения цели объекту в целом и отдельных его элементов.

Системный принцип моделирования используют при анализе и разработке АСУ, которая представляет собой совокупность систем управления разных уровней иерархии, причем каждый уровень управления выполняя свои функции должен удовлетворять общей целые этой системы управления, которая определяется так называемым глобальным критерием управления, в качестве которого может быть один показатель или совокупность показателей, связанных между собой по определенной схеме.

При системном принципе моделирование существенное значение имеют понятие как система и внешняя среда, которые в процессе моделирования имеют разные соотношения.

Система — это целенаправленное множество взаимосвязанных элементов любой природы. Внешняя среда — это множество существующих вне системы элементов любой природы, которая создает влияние на систему или находится под ее действием.

При использовании системного принципа моделирования нужно выполнять такие рекомендации общего характера:

1. Нужно правильно определить цель исследования, то есть осуществить правильный выбор проблемы;

2. Анализ системы должен иметь четкую направленість. Под этим мы понимаем целесообразную декомпозицию системы;

3. Необходимо знать что в сложных системах есть наличие неопределенности и нужно при опыте использовать разные пути, методы для устранения этих неопределенностей;

4. При исследованиях нужно определять не одно, а несколько одинаковых, исходя из целей исследования, решений (альтернатив). Это даст возможность получения нескольких результатов, которое даст определенную свободу выбора наиболее эффективного результата, то есть возможность вариантов.

Цель должна быть выражена каким-то образом в виде количественных или качественных оценок, критериев моделирования. Критерии, по которым осуществляется оценка нужно представить в виде иерархии критериев, которые отображают отдельные стороны функционирования системы или ее отдельных подсистем или элементов. При исследовании системы используют структурный и функциональный подходы. При структурном подходе выявляют состав системы в виде элементов, а также связей между этими элементами. При этом значительное внимание уделяют выявлению и выделению системоутворюючих и системовизначаючих связей, то есть таких связей, которые определяют цель моделирования.

Функциональный подход позволяет оценивать функции, которые выполняет система для достижения целей функционирования системы, то есть оценивается поведение системы. При исследовании сложных систем применяют одновременно структурный и функциональный подходы, выделяя на определенных этапах исследования тот или другой подход.

Рис 2.1.Схема классического принципа.

Рассмотрим принципиальные схемы создания (синтеза) модели с использованием классического и системного принципа.

По классическому принципу процесс (объект), который моделируется, разделяется на отдельные подсистемы, то есть осуществляется выбор по определенным данным (Д) и формируются задачи и целые, отдельные для каждой подсистемы. Цели отображают отдельные стороны функционирования объекта. Эти стороны отображаются отдельными компонентами (К) модели объекта. Модель представляет собой сумму отдельных ее компонентов, которые изолированы одна от одной. Такая модель не дает возможности определить системный эффект, который проявляется только при взаимодействия отдельных составляющих К.

Рис 2.2.Схема моделирования с использованием системного подхода.

В основе системного подхода при моделировании положен принцип разложения системы как единого интегрированного целого. Синтез модели начинается из формирования целей моделирования, целей функционирования объекта. Исходя из поставленных целей определяют требования (ВМ) к модели объекта. На базе этих требований осуществляется декомпозиция объекта как системы на подсистемы. В основе этой декомпозиции на подсистему должна быть положенная какая-то системная характеристика — свойство объекта. После выделения подсистем, их представляют как совокупность взаимосвязанных элементов, которые включают или не включают в модель, используя определенные критерии выбора (КВ). Модель будет представлять собой совокупность взаимосвязанных моделей отобранных элементов. Моделирование является итерационной процедурой с возвращением на предыдущие этапы, включая и этап формирования целей.

Контрольные вопросы

1. Которые существуют принципы моделирования?

2. Что предусматривает классический принцип моделирования?

3. Что предусматривает системный принцип моделирования?

4. Которых рекомендаций нужно соблюдаться при моделировании по системному принципу?

5. Что такое структурный подход?

6. Что такое функциональный подход?

7. Схема моделирования по классическому принципу.

8. Схема моделирования по системному принципу.

[7,c.20-24]