Математическое моделирование сложных систем Понятие сложной системы

Элемент s – некоторый объект, обладающий определенными свойствами, внутреннее строение которого для целей исследования не играет роли (самолет: для моделир. полета – не элемент, а для моделир. работы аэропорта –элемент).

Связь l между элементами – процесс их взаимодействия, важный для целей исследования.

Система S – совокупность элементов со связями и целью функционирования F.

Сложная система – состоящая из разнотипных элементов с разнотипными связями.

Большая система – состоящая из большого числа однотипных элементов с однотипными связями.

Система:

Автоматизированная система - сложная система с определяющей ролью элементов двух типов: технических средств (прежде всего ЭВМ) и действий человека :

здесь - остальные элементы системы.

Структура системы – ее расчленение (декомпозиция) на элементы или группы элементов с указанием связей между ними, неизменное во время функционирования системы.

Практически все системы рассматриваются функционирующими во времени, поэтому определим их динамические характеристики.

Состояние – множество характеристик элементов системы, изменяющихся во времени и важных для целей функционирования.

Процесс (динамика) – множество значений состояний системы, изменяющихся во времени.

Цель функционирования – задача получения желаемого состояния системы. Достижение цели обычно влечет целенаправленное вмешательство в процесс функционирования системы, которое называется управлением.

Задачи исследования систем:

1. анализ – изучение свойств функционирования системы;

2. синтез – выбор структуры и параметров по заданным свойствам системы.

Понятие математического моделирования

- временной интервал моделирования системы S (интервал модельного времени).

Построение модели начинается с определения параметров и переменных, определяющих процесс функционирования системы. Параметры системы - характеристики системы, остающиеся постоянными на всем интервале T. Если , то говорят, что имеется параметрическое семейство систем.

Переменные – зависимые и независимые.

Независимые:

входные воздействия (в т.ч. управляющие): воздействия внешней среды (контролируемые – неконтролируемые = наблюдаемые – ненаблюдаемые и детерминированные – случайные): состояния системы Отличаются от тем, что характеризуют свойства системы, изменяющиеся во времени. X – пространство состояний или фазовое пространство. Последовательность nguage: x для называется фазовой траекторией системы. А последовательность y – выходной траекторией.

Зависимые – выходные характеристики (сигналы)

Общая схема ММ функционирования системы:

Множество переменных вместе с законами функционирования

называется математической моделью системы.

Если t непрерывно, то модель называется непрерывной, иначе – дискретной

Если модель не содержит случайных элементов, то она называется детерминированной, в противном случае – вероятностной.

Если математическое описание модели слишком сложное и частично или полностью неопределена, то в этом случае используются агрегативные модели. Сущность агрегативной модели заключается в разбиении системы на конечное число взаимосвязанных частей (подсистем), каждая из которых допускает стандартное математическое описание. Эти подсистемы называются агрегатами.