Similar presentations:
Метод имитационного моделирования. Сущность. Проблемы. Возможности
1. Метод имитационного моделирования
Сущность. Проблемы.Возможности.
2.
Метод имитационного моделирования это экспериментальный метод исследованияреальной системы по ее имитационной
модели,
сочетает
особенности
экспериментального
подхода
и
специфические условия использования ВТ.
В процессе имитационного моделирования
исследователь имеет дело с четырьмя
основными элементами :
Реальная система,
Логико-математическая модель
моделируемого объекта,
Имитационная (машинная) модель,
ЭВМ (имитация – направленный
вычислительный эксперимент).
3.
Основные элементыВоздействия
Реальная
система
Логикоматематичес
кая модель
ЭВМ
(направленны
й
вычислительн
ый
эксперимент)
Эксперимент
Создание
модели
Имитационн
ая модель
Моделирующий
алгоритм
4.
Реальнаясистема
–
это
совокупность
взаимодействующих элементов, функционирующих во
времени.
Составной характер сложной системы диктует
представление ее модели в виде тройки:
<A,S,T>, где
А – множество элементов (в их число включается и
внешняя среда),
S – множество допустимых связей между элементами
(структура модели),
Т – множество рассматриваемых моментов времени.
5.
Особенность имитационного моделированияИмитационное моделирование позволяет воспроизводить
моделируемые объекты с
A. сохранением их логической структуры,
B. сохранением
поведенческих
свойств
(т.е.
последовательности чередования во времени)динамика взаимодействий.
В описании модели выделяют 2 составляющие :
1. составляющую можно назвать описанием структуры
модели ( статическое описание системы), Необходим
структурный анализ моделируемых процессов.!
2. описание
динамики
элементов
(динамическое
описание
системы).
Необходимо
построение
функциональной модели.!
6.
Имитационноемоделирование
–
это
динамическое отражение изменений состояния
системы с течением времени
Имитационный
характер
предполагает наличие логикоматематических
моделей,
изучаемый процесс (систему).
исследования
или логикоописываемых
7.
Чтобы быть машинно-реализуемой, на основе логикоматематической модели СС строится моделирующийалгоритм (описывает структуру и логику взаимодействия
элементов в системе).
Для описания динамики этого взаимодействия в любой
системе моделирования (в управляющей программе)
реализован механизм задания модельного времени.
Чтобы обеспечить имитацию параллельных событий
реальной системы вводят некоторую глобальную переменную
(синхронизация событий в системе) t0, которую называют
модельным (системным) временем.
Существуют 2 основных способа изменения t0:
пошаговый (фиксированные интервалы изменения
модельного времени),
пособытийный (переменные интервалы изменения
модельного времени (шаг – до следующего события).
8.
Классификация моделейВыделяют 3 основных вида моделей
Непрерывные,
Дискретные,
Непрерывно-дискретные.
9.
Непрерывные моделиВ
непрерывных
имитационных
моделях
переменные изменяются непрерывно, состояние
моделируемой системы меняется как непрерывная
функция времени, и , как правило, это изменение
описывается
системами
дифференциальных
уравнений.
Соответственно
продвижение
модельного времени зависит от численных
методов решения диф.уравнений.
10.
Дискретные моделиВ дискретных имитационных моделях
переменные изменяются дискретно в
определенные моменты имитационного времени
(наступления событий). Динамика дискретных
моделей представляет собой процесс перехода от
момента наступления очередного события к
моменту наступления следующего события.
11.
Непрерывно-дискретныеПоскольку в реальных системах непрерывные и
дискретные
процессы
часто
невозможно
разделить,
были
разработаны
непрерывнодискретные модели , в которых совмещаются
продвижения времени, характерные для этих двух
процессов (сама же переменная времени м.б. и
дискретной и непрерывной).
12.
Имитационная модельИмитационное
моделирование
как
экспериментальный метод исследования реальной
системы по ее имитационной модели.
Имитационная модель – это модель прогонного
типа, у которых есть вход-выход
Х
Y
(т.е. если подать на вход определенные значения
параметров (переменных, структурных взаимосвязей)
можно получить результат, который действителен
только при этих значениях).
13.
Проблемы стратегического и тактическогопланирования экспериментов
Проблема организации эксперимента состоит в выборе
метода сбора информации, который дает требуемый (для
достижения поставленной цели исследования) ее объем при
наименьших затратах
Стратегическое планирование – разработка эффективного
плана эксперимента, в результате которого либо выясняется
взаимосвязь между управляемыми переменнными, либо
находится комбинация значений управляемых переменных,
минимизирующая или максимизирующая отклик
имитационной модели.
Тактического планирование связано с определением
способов проведения имитационных прогонов, намеченных
планом эксперимента. ( задачи : определение длительности
прогона, точность моделирования и др.).
14.
Проблемы стратегического и тактическогопланирования экспериментов
Имитационный эксперимент, содержание которого
определяется предварительно проведенным
аналитическим исследованием (т.е. являющимся
составной частью вычислительного эксперимента)
и результаты которого достоверны и математически
обоснованы, назовем направленным
вычислительным экспериментом.
15.
Возможности метода имитационногомоделирования, обусловившие его применение.
Метод
имитационного
моделирования
эффективен в задачах
Исследования структур СС
Анализа динамики функционирования
особенно
Имитационное моделирование используется
в
задачах исследования систем со сложной структурой
16. Возможности метода имитационного моделирования, обусловившие его применение.
Позволяетрешать
задачи
исключительной
сложности,
обеспечивает имитацию любых сложных и многообразных
процессов
Обеспечивает различный (и очень высокий) уровень детализации
Позволяет исследовать динамику моделей
Применяется в системах принятия решений
Возможность
проводить
исследование
в
условиях
неопределенности
Является удобным аппаратом исследования стохастических
систем
17. Общая характеристика имитационного моделирования
Методы, наиболее часто используемыепри анализе деятельности фирм
Частота
%
Имитационное моделирование
60
29
Линейное программирование
43
21
Сетевые методы планирования и управления
28
14
Теория управления запасами
24
12
Нелинейное программирование
16
8
Динамическое программирование
8
4
Целочисленное программирование
7
3
Прочие
12
9
МЕТОДЫ