Метод имитационного моделирования Сущность. Проблемы. Возможности.
Метод имитационного моделирования - это экспериментальный метод исследования реальной 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 : üРеальная система, üЛогико-математическая модель моделируемого объекта, üИмитационная (машинная) модель, üЭВМ (имитация – направленный вычислительный эксперимент).
Основные элементы Воздействия Реальная система Логикоматематичес кая модель ЭВМ (направленны й вычислительн ый эксперимент) Эксперимент Создание модели Имитационн ая модель Моделирующий алгоритм
Реальная система – 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.
Особенность имитационного моделирования Имитационное 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. !
Имитационное моделирование – это динамическое отражение изменений состояния системы с течением времени Имитационный характер предполагает наличие логикоматематических моделей, изучаемый процесс (систему). исследования или логикоописываемых
Чтобы быть машинно-реализуемой, на основе логикоматематической модели СС строится моделирующий алгоритм (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) t 0, которую называют модельным (системным) временем. Существуют 2 основных способа изменения t 0: - пошаговый (фиксированные интервалы изменения модельного времени), - пособытийный (переменные интервалы изменения модельного времени (шаг – до следующего события).
Классификация моделей Выделяют 3 основных вида моделей Ø Непрерывные, Ø Дискретные, Ø Непрерывно-дискретные.
Непрерывные модели В 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.
Дискретные модели В 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.
Непрерывно-дискретные Поскольку 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).
Имитационная модель Имитационное 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).
Проблемы стратегического и тактического планирования 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. ).
Проблемы стратегического и тактического планирования 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.
Возможности метода имитационного моделирования, обусловившие его применение. Метод имитационного моделирования эффективен в задачах ØИсследования структур СС ØАнализа динамики функционирования особенно Имитационное моделирование используется в задачах исследования систем со сложной структурой
Возможности метода имитационного моделирования, обусловившие его применение. ü Позволяет решать задачи исключительной сложности, ü ü ü 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
Общая характеристика имитационного моделирования Методы, наиболее часто используемые при 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
Скачать презентацию Метод имитационного моделирования Сущность Проблемы Возможности Метод
Сущность метода имитационного моделированияFINAL.ppt