Характеризиране на проблеми и методи на обектно моделиране
Моделиране на обект (система, явление) обикновено означава възпроизвеждане и изследване на друг обект, подобен на оригинала, във форма, удобна за изследване, и прехвърляне на получените резултати върху моделирания обект. В този случай обектите се считат за сходни, ако характеристиките на протичащите в тях процеси се различават по съвсем определени и постоянни коефициенти по време на дадения процес. В този случай моделът на изследвания обект може да има различно физическо естество, различно от естеството на оригинала. Това обстоятелство отваря широки възможности за използване на моделирането при проектирането на обекти, поради използването на такива ефективни инструменти като компютри, динамични стойки, симулатори, симулатори.
Моделирането се основава на информационни процеси, тъй като в процеса на внедряване на модела се получава информация за този обект, в същото време в експеримента с модела се въвежда контролна информация, след което резултатите се обработват, т.е. информацията е в основата на целия процес на моделиране.
В момента се използват системи за моделиране, които се отличават с висока степен на автоматизация на процеса на моделиране, когато заедно със софтуера за управление на изчислителния експеримент се използва и възможността за диалог между изследователя и процеса на моделиране. Степента на автоматизация на процеса на моделиране е тясно свързана с управляемостта на модела. В този смисъл наличието на много контролируеми параметри и променливи на модела в внедрената система за моделиране дава възможност да се извърши широк експеримент и да се получи широк спектър от резултати.
Когато характеризираме проблема за моделирането като цяло, е необходимо да се вземе предвид, че от формулирането на проблема за моделирането до интерпретацията на получените резултати съществува голяма група от сложни научни и технически проблеми. Основните включват:
- идентификация на реални обекти;
- избор на типа модели;
- получаване на реализации на обектни променливи;
- изграждане на модели и тяхното внедряване на компютър;
- взаимодействие на изследователя с модела по време на изчислителен експеримент;
- проверка на коректността на резултатите, получени в процеса на моделиране и идентифициране на основните закономерности.
В зависимост от обекта на моделиране и вида на използвания модел тези проблеми могат да имат различно значение.
В някои случаи идентификацията е най-трудна, в други - проблемът с внедряването на модела на компютър, особено в случай на симулация на сложни системи.
За изучаване на обекти и системи за управление, различни техники за моделиране:
- математическо моделиране на компютър;
Всеки от тези методи има предимства и недостатъци. Прилагането на един или друг метод се определя във всеки конкретен случай, в зависимост от изследваната система и условията на нейното функциониране. В този случай е необходимо да има набор от правила и условия, изпълнението на които осигурява необходимата точност на изучаване на реален обект според неговия модел. Тези правила и условия са формулирани в теорията за сходството.
Използвайки физическо моделиране процесите, протичащи в модела и в оригинала, имат еднакви понякога и различна физическа природа. Физическият модел може да се различава от оригиналния по размер, скорост на потока и физическа същност на процесите или материалите, от които е направен. Примери за такова моделиране са изследването на аеродинамичните свойства на въздухоплавателно средство, използвайки неговото разположение в аеродинамичен тунел, изследването на механичните вибрации с помощта на електрическа верига.
Физическият модел може най-пълно да възпроизведе такива свойства на оригинала, които не могат да бъдат напълно взети предвид при теоретичното изследване. Теоретичната основа на физическото моделиране е теорията за подобието.
Теорията на сходството ви позволява да преизчислите количествените характеристики, получени по време на изучаването на модела, в количествените характеристики на оригинала.
При физическото моделиране е необходимо да се създаде собствен модел за всеки конкретен обект. Тъй като производството на сложни предмети обикновено е много скъпо, изисква големи материални и трудови разходи, промяната на параметрите на модела често е неподходяща. Следователно, въпреки определени предимства, физическото моделиране намира ограничено приложение при изучаването на сложни обекти и системи за управление. За тази цел широко се използва математическото моделиране.
Кога математическо моделиране изучаването на обект се извършва с помощта на модел, формулиран на езика на математиката и реализиран, като правило, на компютър, използващ определени математически методи.