Определение понятия «имитационное моделирование»

СОДЕРЖАНИЕ

 

	ВВЕДЕНИЕ	3
1	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ  «ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ»	5
1.1	Определение и разновидности моделирования	6
1.2	Определение и разновидности имитационного моделирования	8
2	ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ	15
2.1	Понятие системы управление переменной структурой	15
2.2	Рассмотреть задачи современной теории управления	17
	ЗАКЛЮЧЕНИЕ	22
	СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ	23

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность  темы исследования.

В настоящее время  имитационное моделирование применяется в самых разных областях человеческой деятельности: в промышленности, на транспорте, в экономике, экологии, в сферах информационной безопасности и услуг, а также в сферах общественных, государственных и военных отношений.

Управления система  с переменной структурой  нелинейная система автоматического управления, состоящая из совокупности непрерывных подсистем (называемых структурами) с определённым правилом перехода в процессе функционирования от одной структуры данной совокупности к другой. В СПС устройство управления содержит ключевые элементы, которые разрывают или восстанавливают связи между функциональными элементами системы, изменяя тем самым каналы передачи воздействий и обеспечивая переход от одной структуры системы к другой. Такой принцип построения устройства управления существенно расширяет возможности управления вследствие использования полезных свойств каждой из структур и, кроме того, позволяет получить новые свойства, не присущие ни одной из них.

Цель исследования: является разработка имитационная модель системы управления переменной структурой;

Для достижение поставленной цели нужно решить следующие задачи:

- рассмотреть понятие имитационное моделирование;

- проанализировать понятия имитационная модель системы управления переменной структурой;

Объектом исследования – является модель системы управления переменной структурой;

Предметом исследования – является имитационная модель;

Степень изученности проблемы: по данной теме работали ученые физики Хохлов А.Р., Рабинович А.Л., Иванов В.А., Рыжиков Ю.И., Бондаревский А.С., Лебедев А.В.

Научная новизна. Практическая значимость исследования получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

- отработка рабочих режимов пилотных объектов;

- для воспроизведение игровых ситуаций;

Структура работы: состоит из введения, двух глав, заключение, список использованных литератур.

Во введении раскрыты актуальность, цели, задачи, предмет, метод  исследования, научная новизна и  структура работы.

В первой главе определение понятия «имитационное моделирование». Главной целью было рассмотрение имитационного моделирования, как производство, IT-инфраструктуры, бизнес-процессы, сервис, рынок и конкуренция, управление проектами, логистика, дорожное, воздушное, морское движение, экология, динамика роста населения, исторические процессы, информационная безопасность, боевые действия и пр.

Во второй главе рассмотреть актуальность задач современной теории управления является создание высокоэффективных алгоритмов и систем управления для управления сложными динамическими объектами. К классу сложных динамических объектов можно отнести такие объекты, как манипуляционные роботы, подводные аппараты, станки для сложной обработки т. д. Характерными особенностями подобных объектов являются большая размерность математической модели, нелинейности различного вида в математической модели, многосвязность, а также значительная структурная и параметрическая неопределенность, проявляющаяся в процессе функционирования.

 

 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ «ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ»

 

В настоящее время  имитационное моделирование применяется  в самых разных областях человеческой деятельности: в промышленности, на транспорте, в экономике, экологии, в сферах информационной безопасности и услуг, а также в сферах общественных, государственных и военных отношений. При этом спектр решаемых задач является весьма широким, а именно:

- научные исследования (планирование экспериментов, определение  статистических характеристик случайных  факторов, проверка статистических  гипотез);

- автоматическое проектирование;

- отработка рабочих  режимов пилотных объектов;

- автоматическое управление;

- организация, оценка, планирование  и прогнозирование человеческих  отношений; 

- учебная деятельность;

- воспроизведение игровых  ситуаций.

В свою очередь, означенным задачам отвечают такие объекты  имитационного моделирования, как  производство, IT-инфраструктуры, бизнес-процессы, сервис, рынок и конкуренция, управление проектами, логистика, дорожное, воздушное, морское движение, экология, динамика роста населения, исторические процессы, информационная безопасность, боевые действия и пр.

В таком качестве имитационное моделирование известно в основном со времени начала широкого использования  компьютеров, - c 60-х годов. Но при  этом все его распространённые, - принятые в научных изданиях и учебниках, определения являются, как это ни парадоксально, некорректными - неинформативными, неполными, противоречивыми. И это безотносительно того, что некорректным, здесь, - семантически избыточным, является и сам термин «имитационное моделирование» [1].

Так, считается, что имитационное моделирование - это есть «имитация  реальных объектов (логический круг, - авт.)», или «исследование реальных систем по их имитационным моделям (логический круг, - авт.), или «метод исследования, основанный на замене изучаемой системы её имитатором (логический круг, - авт.), или «логико-математическое описание объекта (необходимость, но слабая достаточность, - авт.)», или «соединение традиционных методов моделирования с компьютерными (о чём речь?, - авт.)» , или «имитация составляющих процесс элементарных явлений с сохранением его логической и временной структуры («имитация», - логический круг, «элементарных явлений», - что за?, «с сохранением его ... временной структуры», - что за?, - авт.)», или «статистическое моделирование (слабая необходимость, - авт.)» или компьютерная реализация (слабая необходимость, - авт.) т.д. и т.п. Так что же такое имитационное моделирование? [5].

 

 

1.1 Определение и разновидности моделирования

 

Уточняя известные определения, можно утверждать, что моделирование это есть информационное восприятие того или иного физического объекта [7]. Здесь, - информационное восприятие как донесение до человека описывающей физический объект моделирования связанной информации-истины. Также известно, что всякое моделирование представляет собой информационную операцию (ИО) типа «Восприятие», т.е. представляет собой информационный образ того или иного экспериментального целенаправленного действия, морфологически, - представляет собой экспериментальное отображение тех или иных, имеющих место, информационных прообразов. В случае моделирования ими являются такие разновидности связанной информации, как «связанная информация К» и «связанная информация С». В соответствии с этим получается, что существуют две и, таким образом, только две наиболее общие разновидности моделирования. Здесь - такие, как отображения:

1) Связанная информация - связанная информация С, что  обычно называют «физическим  моделированием». 

2) Связанная информация С - свободная информация, что обычно называют «математическим моделированием».

Обратим внимание на то, что результаты моделирования, модели, являются его информационными образами. Это значит, что в случае физического  моделирования всякая модель представляет собой образ-связанную информацию С, а в случае математического моделирования, образ-свободную информацию. Будем иметь в виду, что всякая информация, - связанная и свободная, имеет своими компонентами-свойствами семантику и форму семантики, ниже, - информационную (в отличие от таковой материальной). Как известно, понятие формы проявляется в таких её компонентах, как структура и определённость-значение структуры. При этом различные определённости-значения той или иной структуры формы задаются с помощью того, что обычно называют «параметрами». Математические модели с точки зрения физического смысла их информационных форм (информационных форм их семантики) могут быть абстрактными, - аналитическими, и конкретными, - имитационными. В то же время с точки зрения используемых абстракций эти формы-модели могут быть знаковыми (формульными) и графическими. С другой стороны, эти формы могут иметь как бумажный, так и электронный носители. В свою очередь, последние могут быть дискретными (реализуемыми с помощью цифровых ЭВМ) или аналоговыми (реализуемыми с помощью аналоговых средств, например, аналоговых вычислительных машин АВМ).

Теперь обратим внимание на то, что в каждой математической, - аналитической и имитационной, модели-свободной информации:

• Структура формы семантики проявляется в так называемых координатах [2], здесь:

- переменных (знаковые  модели);

- связях-рёбрах орграфов [графические (блочные) модели-орграфы].

• Значения структуры формы семантики задаются с помощью параметров:

- коэффициентов (знаковые  модели);

- операторов[6] - («содержимого» прямоугольников)  блочной схемы (графические модели).

При этом будем учитывать, что информационные формы математических моделей, - структуры  и их значения, а следовательно, раскрытые  таким образом координаты и параметры, могут как иметь, так и не иметь физического смысла. Далее, если из всех индуцируемых таким образом моделей не рассматривать нереализуемые технически и не имеющие практической значимости (например, аналитические, графические и формульные электронные), то получается полное множество разновидностей моделей, - разновидностей операций моделирования, представленное на рисунок 1.

Как следует из рисунка 1, все имеющие место операции моделирования имеют такие две фундаментальные разновидности, как моделирование физическое (модель, - связанная информация С) и математическое (модель, - свободная информация). В свою очередь, операции математического моделирования включают такие их разновидности, как моделирование аналитическое [форма модели - знаковая (формульная) со структурой типа «переменные & коэффициенты», в которой коэффициенты не имеют физического смысла], аналитико-имитационное, имитационное дискретное и имитационное аналоговое.

Таким образом, получается, что все  физически реализуемые и практически  значимые операции моделирования (см. ниже) составляют полное множество из семи их разновидностей. При этом, как оказывается, имеет место не, как это принято считать, одна, а три разновидности операций имитационного моделирования.

Рисунок 1.1 Структура математической модели.

Примечание [3].

 

 

1.2  Определение и разновидности имитационного моделирования

 

В принятом алфавите названные  выше разновидности имитационного  моделирования могут быть поименованы и определены, как:

1) Аналитико-имитационное - форма модели знаковая (формульная) со структурой типа «переменные & коэффициенты», в которой коэффициенты-параметры имеют физический смысл.

2) Имитационное дискретное - форма модели графическая (блочная) со структурой типа «связи & операторы», в которой связи-координаты и операторы-параметры имеют физический смысл и реализуются с помощью ЭВМ.

3) Имитационное аналоговое - форма модели графическая (блочная)  со структурой типа «связи & операторы», в которой связи-координаты и операторы-параметры имеют физический смысл и реализуются с помощью АВМ [3].

Примеры моделей-образов  математического (в т.ч. имитационного) моделирования (здесь - применительно  к физическому объекту моделирования, - резонансному электрическому контуру, - цепочке элементов: резистор R, индуктивность L, конденсатор C).

Аналитическая модель

 (1)

где α, β, γ - коэффициенты-параметры, а U_вх и U - входное и выходное (на ёмкости C) напряжения-координаты модели контура. В данном случае коэффициенты-параметры α, β, γ не имеют физического смысла, и потому модель (1) не является имитационной.

Аналитико-имитационная модель

или

 (2)

В данном случае модель (2) отличается от представленной выше модели (1) наличием физического смысла у  коэффициентов-параметров. - причиной квалифицирования модели (2), как имитационной.