Построение имитационной модели с помощью пакета Simulink
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
Содержание
Введение
. Основные понятия теории моделирования
. Практическая часть
.1 Постановка задания
.2 Построение имитационной модели с помощью пакета Simulink
.2.2 Конфигурирование блоков
.2.4 Создание подсистемы
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Применение имитационных моделей дает множество преимуществ по сравнению с выполнением экспериментов над реальной системой и использованием других методов.
Стоимость. Допустим, компания уволила часть сотрудников, что в дальнейшем привело к снижению качества обслуживания и потери части клиентов. Принять обоснованное решение помогла бы имитационная модель, затраты на применение которой состоят лишь из цены программного обеспечения и стоимости консалтинговых услуг.
Время. В реальности оценить эффективность, например, новой сети распространения продукции или измененной структуры склада можно лишь через месяцы или даже годы. Имитационная модель позволяет определить оптимальность таких изменений за считанные минуты, необходимые для проведения эксперимента.
Повторяемость. Современная жизнь требует от организаций быстрой реакции на изменение ситуации на рынке. Например, прогноз объемов спроса продукции должен быть составлен в срок, и его изменения критичны. С помощью имитационной модели можно провести неограниченное количество экспериментов с разными параметрами, чтобы определить наилучший вариант.
Точность. Традиционные расчетные математические методы требуют применения высокой степени абстракции и не учитывают важные детали. Имитационное моделирование позволяет описать структуру системы и её процессы в естественном виде, не прибегая к использованию формул и строгих математических зависимостей.
Наглядность. Имитационная модель обладает возможностями визуализации процесса работы системы во времени, схематичного задания её структуры и выдачи результатов в графическом виде. Это позволяет наглядно представить полученное решение и донести заложенные в него идеи до клиента и коллег.
Универсальность. Имитационное моделирование позволяет решать задачи из любых областей: производства, логистики, финансов, здравоохранения и многих других.
1. Основные понятия теории моделирования
Основным понятием теории моделирования являются объект и субъект. Под субъектом понимается элемент реального мира, на который направлена деятельность субъекта.
Рисунок 1.1 - Объекты моделирования
Рассматривая 2 объекта Q1 и Q2 всегда можно сказать, что они в чем-то сходны, а в чем-то различны, который из этих объектов характеризуется множеством параметров, причем интерес представляют те объекты, которые имеют одинаковые или близкие друг к другу атрибуты. Замещение сложного объекта Q1 более простым объектом Q2 с целью изучения свойств Q1 с помощью Q2. При этом Q1 - оригинал, а Q2 - его модель.
Применительно к вычислительной технике под объектом будем понимать некоторую информационную систему S, которая в процессе своего жизненного цикла взаимодействует с внешней средой E. В общем случае информационную систему можно представить так
Рисунок 1.2 - Информационная система
Аналогия - это суждение о каком-либо частном сходстве 2-х объектов.
Гипотеза - это предсказание, основанное на сравнительно небольшом количестве предложенных данных.
Обобщение - это конвергенция данных, полученных в результате выполнения или невыполнения гипотез.
Модель существенна или адекватна реальной системе, если она позволяет не только объяснить существующие факты, но и, что самое главное, предсказать будущее поведение системы. Существует 2-а подхода к разработке моделей:
1)От частного к общему
Рисунок 1.3 - Подход От частного к общему
На основе данных д1, д2, .. д5 формируется частная и промежуточная цели и каждая из этих целей в модели реализуется компонентами к1 и к2.
). На сегодняшний день используется системный подход или подход от общего к частному
Рисунок 1.4 - Подход от общего к частному
В основе рассмотрения лежит цель, которая включает совокупность требований, которые реализуются составными частями модели, которые образуют саму модель.
Принято выделять следующие виды моделирования:
Физическое моделирование, при котором модель и моделируемый объект представляют собой реальные объекты, причем в модели и оригинале протекают сложные процессы.
Структурно-физическое моделирование. Моделями являются схемы, графики, чертежи, диаграммы, выполненные специальными правилами их объединения.
Математическое, при котором проводится оперирование математическими формулами уравнениями.
Имитационное (программное), при котором математическая модель исследуемого объекта представляется в виде алгоритма, а затем описывается языком программирования и реализуется на ЭВМ. Имитационная модель - формальная, т.е. выполненная на некотором формальном языке описания логики функционирования исследуемой системы и взаимодействия ее отдельных элементов во времени.
Принципы моделирования
). Принцип информационной достаточности. При полном отсутствии информации об исследуемой системе построение ее модели невозможно. При наличии полной информации - бессмысленно. Поэтому существует некоторый уровень достаточности информации при котором модель целесообразно строить.
). Принцип осуществим