Глава 2. Классификация методов моделирования

 

Методы моделирования можно классифицировать в соответствии со следующими критериями:

1. По характеру изучаемых процессов:

· детерминированное – предполагается отсутствие всяких случайных воздействий и, как следствие, возможны точные решения;

· стохастическое – учитываются случайные факторы, влияющие на работу моделируемой системы (вероятностные оценки).

2. По признаку развития процессов во времени:

· статическое – описание моделируемой системы в какой-либо конкретный момент;

· динамическое – отражает поведение объекта во времени.

3. По представлению информации в модели:

· дискретное, непрерывное, дискретно-непрерывное.

С точки зрения математического описания объекта и в зависимости от его характера модели можно разделить на модели аналоговые (непрерывные), цифровые (дискретные) и аналого-цифровые (комбинированные). Под аналоговой моделью понимается модель, которая описывается уравнениями, связывающими непрерывные величины. Под цифровой понимают модель, которая описывается уравнениями, связывающими дискретные величины, а под аналого-цифровой – модель, связывающая аналоговые и цифровые величины.

4. В зависимости от формы представления объекта моделирования можно выделить реальное и мысленное.

Реальное – объект есть или его можно создать.

Мысленное – если объект моделирования не существует, либо существует вне условий для его физического создания.

Реальное моделирование

 

При реальном моделировании используется возможность исследования различных характеристик либо на реальном объекте целиком, либо на его части. Реальное моделирование является наиболее адекватным, но при этом его возможности с учетом особенностей реальных объектов ограничены. Реальное моделирование можно подразделить на натурное и физическое:

а) натурное моделирование (можно поставить эксперимент на объекте, либо на его частях).

б) физическое моделирование (на специальных установках, имеющих физическое подобие).

Натурным моделированием называют проведение исследования на реальном объекте с последующей обработкой результатов эксперимента на основе теории подобия. При функционировании объекта в соответствии с поставленной целью удается выявить закономерности протекания реального процесса. Можно выделить такие разновидности натурного эксперимента, как производственный эксперимент и комплексные испытания. Они обладают высокой степенью достоверности. Отличие эксперимента от реального протекания процесса заключается в том, что в нем могут появиться отдельные критические ситуации и определяться границы устойчивости процесса.

При производственном эксперименте на базе теории подобия обрабатывают статистический материал по производственному процессу и получают его обобщенные характеристики.

Одна из разновидностей эксперимента комплексные испытания, которые также можно отнести к натурному моделированию, когда вследствие повторения испытаний изделий выявляются общие закономерности о надежности этих изделий, о характеристиках качества и т.д. В этом случае моделирование осуществляется путем обработки и обобщения сведений, проходящих в группе однородных явлений.

Другим видом реального моделирования является физическое, отличающееся от натурного тем, что исследование проводится на установках, которые сохраняют природу явлений и обладают физическим подобием. В процессе физического моделирования задаются некоторые характеристики внешней среды и исследуется поведение либо реального объекта, либо его модели при заданных или создаваемых искусственно воздействиях внешней среды.

Физическое моделирование может протекать в реальном и нереальном (псевдореальном) масштабах времени, а также может рассматриваться без учета времени.

Мысленное моделирование

 

Если объект моделирования не существует, либо существует вне условий для его физического создания.

 

наглядное

Мысленное символическое

математическое

 

Наглядное:

1) Гипотетическое: если знаний об объекте недостаточно для создания формальных моделей. Выдвигается гипотеза о закономерностях протекания процесса в реальном объекте.

2) Аналоговое: применяются аналогии различных уровней. Наивысший уровень – полная аналогия. Если объект сложный, применяют аналоговые модели, отображающие несколько или одну сторону функционирования объекта.

3) Макетирование: мысленное макетирование – если происходящие в реальном объекте процессы не поддаются физическому моделированию, либо может предшествовать другим видам моделирования.

Символическое:

Искусственный процесс создания логического объекта, замещающего реальный.

1) Знаковое: вводят условные обозначения отдельных понятий (знаки) и операции над ними (объединения, пересечения и дополнения теории множеств). Используя образованные цепочки слов можно дать описание реального объекта.

2) Языковое: в основе тезаурус – словарь, в котором нет неоднозначности, т.е. каждому слову соответствует единственное понятие. Набор слов ограничен.

Математическому моделированию посвящена глава 3.

Т.о. классификация методов моделирования может быть представлена в виде (рис. 2.1).

 

Рис. 2.1 Классификация методов моделирования