Моделирование. Раздел 1

1. «Моделирование»

Преподаватели:
АЛИЕВ Тауфик Измайлович,
доктор технических наук, профессор
МУРАВЬЕВА-ВИТКОВСКАЯ Людмила Александровна,
кандидат технических наук, доцент
СОСНИН Владимир Валерьевич,
кандидат технических наук, доцент
_______________________________________________________
Санкт-Петербургский национальный исследовательский
университет информационных технологий, механики и
оптики (НИУ ИТМО)

2. Рекомендуемая литература

1.
2.
3.
4.
5.
Алиев Т.И. Моделирование дискретных систем. – СПб: СПбГУ ИТМО,
2009. – 363 с.
https://books.ifmo.ru/book/445/osnovy_modelirovaniya_diskretnyh_sistem.htm
Алиев Т.И., Муравьева-Витковская Л.А., Соснин В.В. Моделирование:
задачи, задания, тесты. Учебное пособие. - СПб.: НИУ ИТМО, 2011. – 197 с.
https://books.ifmo.ru/book/686/modelirovanie:_zadachi,_zadaniya,_testy.htm
Электронные учебно-методические материалы по дисциплине
«Моделирование» в ИСУ
Кельтон В., Лоу А. Имитационное моделирование. Классика CS. 3-е изд. –
СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2004. – 847 с.: ил.
Советов, Б. Я. Моделирование систем : учебник для академического
бакалавриата / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. — 7-е изд. — М. : Издательство
Юрайт, 2017. — 343 с. — (Серия : Бакалавр. Академический курс). — ISBN 9785-9916-3916-3
«Моделирование»
2

3. Разделы дисциплины

1.
2.
3.
4.
5.
Общие вопросы моделирования
Модели дискретных систем
Аналитическое моделирование
Численное моделирование
Имитационное моделирование
«Моделирование»
3

4.

Раздел 1
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
1.1. Система
1.2. Модель
1.3. Типовые задачи и методы моделирования
1.4. Принципы моделирования систем
1.5. Этапы моделирования систем
«Моделирование»
4

5.

Раздел 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ИСХОДНЫЙ
ОБЪЕКТ
(система,
процесс)
МОДЕЛЬ
Исследование систем:
1) измерения на реальных системах;
2) моделирование, когда измерения:
•трудно выполнимы;
•экономически невыгодны;
•вообще невозможны.
Моделирование – основа для
проектирования сложных систем.
Модели:
•качественные / количественные
(конструктивные);
•физические / математические.
«Моделирование»
5

6.

Раздел 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ИСХОДНЫЙ
ОБЪЕКТ
(система,
процесс)
МОДЕЛЬ
(аналитическая,
имитационная)
H
АМ
Э2
Э4
Э1
ИМ
Э3
Э5
wkОП
i bi
i 1
(1 bi )
2
2 (1 Rk 1 ) (1 Rk )
STORAGE 5
GENERATE
QUEUE
ENTER
DEPART
ADVANCE
LEAVE
TERMINATE
«Моделирование»
2
…, H )
(k 1,
(exponential(33,0,10))
stu_1
pri_m
stu_1
(uniform(99,15,65))
pri_m
1
6

7.

1.1. Система
Сложная (большая)
система
Система
Система
Комплекс
Структура
Функция
Организация
Структурная
Функциональная
«Моделирование»
7

8.

1.1. Система
Способы описания …
с
т
р
у
к
т
у
р
ы
Графический
Аналитический
ф
у
н
к
ц
и
и
«Моделирование»
Алгоритмический
Аналитический
Графический
Табличный
8

9.

1.1. Система
Общие (фундаментальные) свойства систем
Организованность
Целостность
Связность
Интегративность
Эффективность
Анализ
Синтез
Показатель эффективности
Критерий эффективности
Оптимальная система
«Моделирование»
9

10.

1.1. Система
Описание системы
Параметры
Внутренние
Структурные
Характеристики
Внешние
Глобальные
Нагрузочные
Функциональные
Внешней среды
Локальные
Мощностные
Временные
Надежностные
Экономические
Прочие
«Моделирование»
10

11.

1.1. Система
ПРОЦЕСС
Состояние
Система
Событие
Переход
Классификация процессов (систем)
Дискретные
Е6
Е5
Е4
Е3
Е2
Е1
Непрерывные
Е(t)
t0
t1
t2 t3
t4
t5
t
0
«Моделирование»
t
11

12.

Классификация систем (процессов)
1.1. Система
По характеру функционирования
Детерминированные
Стохастические (случайные)
По характеру изменения состояний
Непрерывные
Дискретные
По режиму функционирования
С установившимся
(стационарным) режимом
С неустановившимся
режимом
Переходной режим
Режим перегрузки
Нестационарный режим
«Моделирование»
12

13.

1.2. Модель
Простота
Модель
Адекватность
Концептуальная Физическая Математическая Программная
(содержательная) (материальная) (абстрактная) (компьютерная)
«Моделирование»
13

14.

Классификация математических моделей
1.2. Модель
По назначению
Структурные
Функциональные
Структурно-функциональные
По характеру функционирования
Детерминированные (неслучайные)
Стохастические (вероятностные)
По характеру изменения состояний
Непрерывные
Дискретные
По режиму функционирования
С установившимся режимом
«Моделирование»
С неустановившимся режимом
14

15.

1.2. Модель
Параметризация моделей
РС – системные
параметры
Система
НС – системные
характеристики
РМ – модельные
параметры
Математическая
модель
НМ – модельные
характеристики
«Моделирование»
15

16.

1.3. Типовые задачи и методы моделирования
Задачи моделирования
1.Разработка
модели
Модель
2. Анализ свойств
системы
Рекомендации по
проектированию
3. Синтез системы
Вариант проекта
системы
4. Детальный анализ
спроектированной системы
Результаты
анализа …
5. Корректировка
модели
…отрицательные
…положительные
Окончательный вариант проекта системы
«Моделирование»
16

17.

1.3. Типовые задачи и методы моделирования
Методы моделирования
Аналитические
Статистические (имитационные)
Точные
Приближенные
Комбинированные
«Моделирование»
17

18.

1.3. Типовые задачи и методы моделирования
Сравнительный анализ методов моделирования
Метод
моделирования
Сложность Общность Точность
метода
рез-тов
рез-тов
Затраты
времени
Матер. Задачи
затраты синтеза
Аналитический
{+}
{++++}
+
{+}
{+}
{+}
Имитационный
+++
+
{++++}
++++
++++
++++
Комбинированный
++++
++
+++
+++
+++
+++
«Моделирование»
18