Последовательные этапы процесса имитации

Алгоритм процесса имитации:

1 формулировка проблемы

2 определение границ системы

3 нет применять

и имитац.

одел-е

да

4 формулировка модели концепт.

модель (II)

и формальное

описание (III)

5 подготовка данных

6 трансляция модели

7 нет оценка

адекват-ти

да

стратегическое планирование

8 эксперимента

практическое планирование

9 эксперимента

10 эксперимент

внедрение в

11 нет интер- да реальную сис-

претация тему рез-тов

рез-та моделирования

I (1 и 2 этапы):

Содержательное описание объекта моделирования:

а) определение объекта имитации и состава исходной технической информации;

б) установление границ изучения функционирования объекта;

в) составление возможного списка ограничений модели;

г) формулировка целей моделирования и определение основных критериев эффективности, по которым предполагается проводить сравнение на модели различных проектов решений или вариантов реализации сложной системы.

Результат - техническое описание объекта моделирования и требования к модели.

Информацию получают следующим образом: просмотр литературы по данному предмету и составление библиографической справки. Анализируется документация и отчетность, если объект существует, и анализируется проектное решение, если объект проектируется.

Это этап самой активной работы с экспертами.

II (4 этап):

Концептуальная модель представляет собой упрощенное алгоритмическое отображение реальной системы:

а) уточняется задача моделирования, определяется процедура и график ее решения;

б) общая задача моделирования разбивается на подзадачи, и между ними устанавливается приоритет.

Результат:

а) определены переменные и параметры;

б) полностью определен вход и выход модели;

в) определен моделирующий алгоритм или схема функционирования системы;

г) выбран язык формализации;

д) заданы формы представления исходных данных;

е) заданы формы представления результатов моделирования.

Ш (4 этап):

Составление формального описания объекта моделирования:

Цель этапа - получение формального описания алгоритмов поведения компонент сложной системы и отражение вопросов взаимодействия их между собой и средой.

Этот этап состоит в поиске и формализации F и j.

В зависимости от сложности объекта моделирования и внешней среды могут использоваться 3 вида формализации:

а) апроксимация явлений функциональными зависимостями;

б) алгоритмическое описание процессов в системе;

в) смешанное представление в виде последовательности формул и алгоритмов.

Результат - временная диаграмма функционирования компонентов модели, схема функционального взаимодействия компонентов друг с другом и со средой, схема информационного взаимодействия между компонентами и средой, описание текстов алгоритмов на языке формализации, схема сопряжения, описание начального состояния системы.

6 этап (трансляция модели):

Результат - документ, в состав которого входит:

а) описание имитационной модели;

б) описание программ модели с указанием системы программирования и принятых обозначений;

в) структура программных модулей с описанием всех функций;

г) полная запись программы модели на языке программирования;

д) доказательство достоверности программы (результаты комплексной отладки);

е) описание входных и выходных величин с необходимым пояснением (необходимо определить размерности соответствующих переменных, масштабы, диапазон изменения величин);

ж) оценка затрат машинного времени на один цикл имитации;

з) инструкция для пользователя;

и) машинная реализация модели.

7 этап (оценка адекватности):

Под адекватностью имитационной модели реальному объекту понимают совпадение векторов характеристик поведения реального объекта и модели с заданной точностью. При отсутствии адекватности производится калибровка имитационной модели. Цель калибровки - уменьшить неточности формулировки имитационной модели, которые появляются за счет ошибочной или недостаточно подробной модели. Типы изменения могут быть глобальные структурные, локальные, либо просто изменение параметров модели.

На этапе проверки адекватности исследуются и следующие свойства имитационной модели:

а) точность - это оценка величины влияния стохастических элементов на функционирование модели (это исследование всех датчиков случайных величин и механизмов формирования случайностей в модели);

б) T_откл., т. е. определить длительность стационарного режима и момент появления этой стационарности в системе.

Стационарный режим характеризует некоторое установившееся равновесие процессов модели системы, когда дальнейшая имитация бессмысленна.

в) чувствительность - это величина минимального приращения выбранного критерия качества при последовательном варьировании параметров и переменных модели на всем диапазоне их изменения.

8 этап (стратегическое планирование эксперимента):

Создается сценарий и план проведения эксперимента.

9 этап (тактическое планирование эксперимента):

а) определение начальных условий имитации и влияние их на конечный результат;

б) определение необходимого числа реализаций для достижения заданной точности моделирования.

5. Представление исходных данных для имитации

Исходные данные могут быть представлены:

I. В виде временных рядов.

Временной ряд - это множество наблюдений, которые генерируются последовательно во времени. Если время непрерывно, то речь идет о непрерывном временном ряде, если время дискретно, то это дискретный временной ряд. Значения дискретного временного ряда представляются в некоторые фиксированные моменты времени t₀, t₁, ¼,t_N, тогда мы говорим о значении в момент времени Z_i(t₀), Z_i(t₁), ¼, Z_i(t_N). Как правило для этого ряда задается шаг дискретизации Dt = const и определенное t = t + Dt.

Из непрерывного ряда дискретный можно получить следующим образом:

1) осуществление выборки из непрерывного ряда;

2) накопление переменной в течение определенного интервала времени (например, количество осадков в единицу времени).

Также временной ряд может быть детерминированный в том случае, если будущее значение временного ряда определяется с помощью какой-то математической функции с вероятностью, равной 1. Случайный стохастический ряд - когда изменение значений временного ряда определяется только с помощью распределения вероятностей.

II. В виде диаграмм.

III. Если исходные данные носят случайный характер, то их представляют в виде гистограммы.

6.Моделирующий алгоритм

Практически единственное средство отображения модели - это блок-схема алгоритма.

Набор символов, с помощью которых отображается блок-схема, определяется следующим ГОСТом:

ГОСТ 19.003-80 ЕСПД

Этот ГОСТ регламентирует схему алгоритмов и программ, обозначения условные графические.

Выполнение схемы регламентируется следующим ГОСТом:

ГОСТ 19.002-80 ЕСПД

Этот ГОСТ регламентирует схему алгоритмов и программ, правила выполнения.