Средства машинного моделирования
Средства моделирования систем При математическом моделировании используются три основных средства моделирования систем: аналоговые (АВМ), электронные вычислительные машины (ЭВМ) и гибридные вычислительные комплексы (ГВК). АВМ используется при аналитическом моделировании для ускорения составления и расчета характеристик простой модели. Однако при использовании АВМ повышается погрешность, т.е. уменьшается точность результатов, которая дополнительно ограничена точностью приборов. ЭВМ используется для расчета характеристик математической аналитической модели, а также и при имитационном моделировании. Современные ЭВМ можно разделить на две группы: универсальные, предназначенные для выполнения расчетных работ, и управляющие, позволяющие проводить не только расчетные работы, но прежде всего приспособленные для управления объектами в реальном масштабе времени, а также и для имитационного моделирования. ГВК сочетает высокую скорость функционирования аналоговых средств и высокую точность расчетов на базе цифровых средств вычислительной техники. Аналоговая часть ускоряет получение конечных результатов, сохраняя некоторую наглядность протекания реального процесса, а цифровая позволяет осуществить контроль за реализацией модели, создать программы по обработке и хранению результатов моделирования, обеспечивает эффективный диалог исследователя с моделью. Обеспечение имитационного моделирования Эффективность машинного моделирования При моделировании необходимо обеспечить максимальную эффективность модели системы. Эффективность обычно определяется как некоторая разность между какими-то показателями ценности результатов, полученных при эксплуатации модели, и теми затратами, которые были вложены в ее разработку и создание. Эффективность имитационного моделирования может оцениваться рядом критериев: точностью и достоверностью результатов моделирования, временем построения и работы с моделью М, затратой машинных ресурсов (время и память), стоимостью разработки и эксплуатации модели. Наилучшей оценкой эффективности является сравнение полученных результатов с реальными исследованиями. С помощью статистического подхода с определенной степенью точности (в зависимости от числа реализаций машинного эксперимента) получают усредненные характеристики поведения системы. Суммарные затраты машинного времени складываются из времени по вводу и выводу по каждому алгоритму моделирования, времени на проведение вычислительных операций, с учетом обращения к оперативной памяти и внешним устройствам, а также сложности каждого моделирующего алгоритма и планирования экспериментов.
|
|
|
|
|
|
Принцип имитационного моделирования
Современные системы связи носят сложный характер, обусловленный большим количеством случайных факторов. Поэтому с ростом сложности подобных систем на фоне стремительного повышения возможностей вычислительной техники особое значение в математическом моделировании приобретают имитационные модели.
Создание математической модели требует формализации исходных данных, при этом все элементы подразделяются на входные, выходные и внутренние. Элементы не входящие в систему, относят к среде. Каждый элемент системы может описываться некоторым ее внутренним состоянием. Если состояние системы не зависит от внешней среды, то элемент, вызвавший такое состояние, называется входным. Если элемент влияет на внешнюю среду, то его называют выходным.
Имитационные модели обладают рядом достоинств:
во-первых, подобные модели обеспечиваю более высокую точность результатов моделирования, обусловленную стохастическими характеристиками входного воздействия;
во-вторых, возможностью проведения сравнительных испытаний различных декодирующих алгоритмов при фиксированных параметрах мешающих факторов;
|
|
|
в-третьих, предоставляемой возможностью варьирования наиболее важных для целей эксперимента параметров;
в-четвертых, выраженная экономическая эффективность и существенное сокращение сроков испытаний.
Имитационная система реализуется на ЭВМ и позволяет исследовать имитационную модель М, задаваемую в виде определенной совокупности отдельных блочных моделей и связей между ними в их взаимодействии в пространстве и времени при реализации какого-либо процесса. Можно выделить три основные группы блоков: блоки, характеризующие моделируемый процесс функционирования системы S; блоки, отражающие внешнюю среду Е и ее воздействие на реализуемый процесс; блоки, играющие служебную вспомогательную роль, обеспечивая взаимодействие первых двух, а также выполняющие дополнительные функции по получению и обработке результатов моделирования. Кроме того, имитационная система характеризуется набором переменных, с помощью которых удается управлять изучаемым процессом, и набором начальных условий, когда можно изменять условия (план) проведения машинного эксперимента. Математическое обеспечение имитационной системы – совокупность математических соотношений, описывающих поведение реального объекта, совокупность алгоритмов, обеспечивающих как подготовку (ввод исходных данных), так и работу с моделью (имитация, вывод, обработка результатов). Программное обеспечение – совокупность программ: планирования эксперимента, имитационной модели, проведения эксперимента, обработки и интерпретации результатов, синхронизации процессов в модели (псевдопараллельное выполнение процессов в модели). Информационное обеспечение – средства и технология организации и реорганизации базы данных моделирования, методы логической и физической организации массивов, формы документов, описывающих процесс моделирования и его результаты. Техническое обеспечение – средства вычислительной техники, связи и обмена между оператором и сетью ЭВМ, ввода и вывода информации, управления проведением эксперимента. Эргономическое обеспечение – совокупность научных и прикладных методик и методов, а также нормативно-технических и организационно-методических документов, создающих оптимальные условия для высокопроизводительной деятельности человека во взаимодействии с моделирующим комплексом.
|
|
|
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1101; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!