Виды моделей

Модели можно условно разделить на две группы: материальные и идеальные. Первой группе соответствует предметное моделирование, а второй — абстрактное. В данном курсе рассматривается абстрактное моделирование, поэтому о предметном моделировании мы скажем всего несколько слов. Основными разновидностями предметного моделирования являются физическое и аналоговое моделирование.

Физическим принято называть моделирование (макетирование), при котором реальный объект заменяется его увеличенной или уменьшенной копией, сохраняющей геометрические пропорции и физические принципы действия. При физическом моделировании используется теория подобия, которая позволяет установить количественные отношения между свойствами модели и реального объекта, границы, в которых они сохраняются и, используя эти соотношения, по зависимостям, обнаруженным в модели, строить зависимости, справедливые для реального объекта. Кроме того, при физическом моделировании может использоваться не одна, а несколько моделей.

Аналоговое моделирование основано на замене исходного объекта объектом другой физической природы, поведение которого определяется аналогичными физическими законами. Например, колебания и резонанс в механических системах аналогичны колебаниям и резонансу в электрических цепях. В то же время исследовать колебания тока в электрической цепи, аналогичные угловым колебаниям ракеты, значительно проще и безопаснее, чем экспериментировать с летящей ракетой. Наибольшее распространение аналоговое моделирование получило в эру аналоговых вычислительных машин (АВМ), постепенно вытесненными цифровыми. Недостатками аналогового моделирования являются сложность создания модели и низкая точность результатов.

Идеальные модели — это абстрактные образы замещаемых объектов. Различают два типа идеального моделирования: интуитивное и знаковое. Интуитивное моделирование используется человеком и другими живыми существами для отражения окружающего мира и предсказания его реакций. Как оно осуществляется, мы не знаем. Знаковое моделирование предполагает использование в качестве моделей знаков или символов: схемы, графики, чертежи, тексты на разных языках, включая формальные, математические формулы и теории. Наиболее важным видом знакового моделирования является математическое моделирование.

Математическое моделирование – это методология научной и практической деятельности людей, основанная на построении, исследовании и использовании математических моделей. Математическим моделированием занимался, в сущности, каждый, кто применял математику на практике.

Обязательным участником знакового моделирования является интерпретатор знаковой модели. Чертежи, тексты, формулы сами по себе не имеют никакого смысла без того, кто понимает их и использует в своей деятельности. Обычно интерпретатором знаковой модели является человек, понимающий смысл используемых знаков, однако уже сейчас существует множество технических устройств, обладающих схожими возможностями.

Таким образом, моделирование – эффективное средство познания природы. Процесс моделирования предполагает наличие: объекта исследования; исследователя, перед которым поставлена конкретная задача; модели, создаваемой для получения информации об объекте. Причём по отношению к модели исследователь является экспериментатором, только в данном случае эксперимент проводится не с реальным объектом, а с его моделью.

При управлении модели позволяют оценивать ненаблюдаемые переменные процесса, прогнозировать состояние процесса при имеющихся или выбираемых управлениях и синтезировать оптимальные законы управления.

При проектировании и эксплуатации систем возникают многочисленные задачи, требующие оценки количественных и качественных закономерностей процессов функционирования систем, проведения структурного, алгоритмического и параметрического синтеза. Решение этих проблем в настоящее время невозможно без использования различных видов моделирования, что обусловлено особенностями больших систем, такими как сложность структур, стохастичность связей между элементами и внешней средой, неоднозначность алгоритмов поведения, большое количество параметров и переменных, неполнота и недетерминированность исходной информации. Математическое моделирование позволяет существенно уменьшить время проектирования, во многих случаях позволяет найти оптимальное решение, исключить метод натурных проб и ошибок, перейти к параллельному процессу проектирования.

Дата добавления: 2014-08-04; просмотров: 545; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!