Классификация методов моделирования

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 27Следующая ⇒

«От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике – таков диалектический путь познания истины, познания объективной реальности» писал В.И. Ленин. К сожалению, в настоящее время нет единой общепринятой классификации методов моделирования. Вместе с тем, можно выделить отдельные группы моделей, соответствующие разным (видам) способам моделирования: наглядное моделирование, символическое моделирование, математическое моделирование, натурное моделирование, физическое моделирование, аналогово-цифровое моделирование.

Наглядное моделирование . К этой группе могут быть отнесены макеты, обычно являющиеся геометрическими копиями изучаемого или проектируемого объекта. Деревянные модели церквей и башен, на основе которых проводилось строительство, известны были давно. Еще в XVII веке ученый монах Арсений Суханов привез патриарху Никону модели иерусалимских храмов. В храме Василия Блаженного были найдены макеты, которыми пользовались зодчие, создавая реальные конструкции и т.д. В настоящее время наглядное моделирование широко используется. Так примером наглядного моделирования может быть трехмерная модель озера Байкал со всеми его глубинами, выставленная в музее Лимнологического института РАН в пос. Листвянка.

Наглядное моделирование позволяет различные мысленные представления (гипотезы) реализовать в форме тех или иных воображаемых моделей, например, планетарные модели атомов (Резерфорд, Бор). Такие модели могут быть наглядными аналогами.

Символическое моделирование. Оно предусматривает прежде всего упорядоченную запись, к которой относятся, например, выполнение географических карт, химических моделей, представленных в виде условных знаков, отображающих поверхности планеты или соотношение элементов во время химических реакций. К знаковым моделям относятся разнообразные знаковые построения и записи различных операций, основанные на топологии и теории графов. Например, знаковыми моделями являются так называемые «деревья графов», которые символически изображают различного рода состояния систем и происходящие в этих системах процессы.

Математическое моделирование. К математическим моделям можно отнести алгоритмы и программы, которые позволяют выполнить исследование различных свойств ЭЭС. Эти программы, составленные для вычислительных машин, отображают определенные процессы, имеющие место в ЭЭС. Студентам со знаниями электротехники хорошо знакомы модели, которые представлены схемами замещения различных элементов ЭЭС – генераторов, трансформаторов, линий электропередачи. Примером математического моделирования могут быть и экономические модели.

Натурное моделирование. Под этим видом моделирования понимают исследования «на натуре», т.е. непосредственно в реально функционирующих ЭЭС при специально подобранных условиях. Примером натурного моделирования могут служить опыты, проведенные в ЭЭС по определению устойчивости, пропускной способности линий электропередачи, качества напряжения и т.д. Натурное моделирование позволяет оценить отклик системы на те или иные в ней возмущения.

Физическое моделирование. При физическом моделировании исследования проводятся на объектах, обладающих физическим подобием, т.е. на объектах, сохраняющих полностью или хотя бы в основном природу явлений. Тогда характеристики оригинала можно получить по характеристикам модели соответствующим пересчетом через масштабные коэффициенты. Физическое моделирование применяется для изучения нестационарных течений рек, каналов, гидравлических сооружений и т.д.

Аналогово-цифровое моделирование. При этом виде моделирования физика исследуемого процесса не сохраняется. Моделирование основывается на изоморфизике уравнений, т.е. их способности описывать различные по своей природе явления и выявлять различные функциональные связи, используя изофункционализм уравнений (способность описывать отдельные стороны поведения систем без полного описания всего поведения). Здесь можно выделить следующие подгруппы моделирования.

Аналоговое моделирование, которое использует прямую, непосредственную аналогию между величинами, присущими одному явлению, и формально такими же и также входящими в уравнения процессов величинами, присущими другому явлению. Простейшие примеры аналоговых моделей – движение маятника, колебания корабля на волнах и изменения электрического тока в цепи, содержащей емкость и индуктивность.

Цифровое моделирование основывается на элементах, производящих математические операции дискретно. Цифровые модели могут быть специализированными, предназначенными для решения некоторых конкретных задач.

Гибридное моделирование является сочетанием моделей, упомянутых выше и выполненных в виде соединения элементов аналоговой модели и специализированных цифровых машин.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Что означает моделирование?

2. Для чего необходимы модели?

3. Назовите известных Вам ученых в области моделирования.