Компьютерное моделирование биотехнологических процессов и систем. Дворецкий Д.С - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

модели; переменные и параметры, относящиеся к этим компонентам; функциональные соотношения F, f
между компонентами, параметрами и переменными.
Побочным результатом этой фазы общей ориентировки явится определение точной цели компью-
терного моделирования. Вычислительные эксперименты проводятся с весьма разнообразными целями,
в числе которых могут быть: оценка – определение, на сколько хорошо технологическая система пред-
лагаемой структуры будет соответствовать некоторым критериям; сравнение – сопоставление конкури-
рующих технологических систем; прогноз – оценка поведения системы при некотором предполагаемом
сочетании рабочих условий; анализ чувствительности – выявление из большого числа действующих
факторов тех, которые в наибольшей степени оказывают влияние на функционирование технологиче-
ской системы; оптимизация – определение условий осуществления (режимов функционирования) тех-
нологических процессов в объекте или конструктивных параметров технологического объекта, при ко-
торых заданный критерий достигает экстремального значения.
Этот список никак нельзя считать исчерпывающим: в нем просто перечислены некоторые наиболее
распространенные цели компьютерного моделирования технологических систем. Четкое определение
назначения модели оказывает существенное влияние на весь процесс ее конструирования и эксперимен-
тальной проверки.
После того как мы определили (по меньшей мер качественно) конкретную цель, для которой пона-
добилось создание модели, наступает этап определения необходимого состава компонентов модели.
После составления полного списка компонентов для каждого из них решается вопрос, следует ли вклю-
чить его в состав модели. Но сделать это трудно, поскольку на данном этапе разработки модели не все-
гда ясно, насколько важен тот или иной компонент для достижения общей цели моделирования. При
этом необходимо уточнить: следует ли включить данный компонент в состав модели или же в состав
окружающей среды?
При решении вопроса о том, какие компоненты надо включить, а какие исключить, важным сооб-
ражением является число переменных, которое необходимо включить в модель. Определить число вы-
ходных переменных, как правило, не трудно, если хорошо проработан вопрос о целях и назначении ис-
следования. Трудности возникают при определении, какие входные переменные и переменные состоя-
ния вызывают наблюдаемые эффекты и какими из этих переменных можно управлять, чтобы получить
желаемые эффекты. К тому же здесь мы сталкиваемся с противоречием: с одной стороны, мы стремим-
ся сделать модель как можно проще, чтобы облегчить ее понимание, упростить задачу ее конструирова-
ния и повысить эффективность компьютерного моделирования; с другой стороны, мы хотим получить
как можно более точную модель. Следовательно, реальную биотехнологическую систему необходимо
упрощать до тех пор, пока это не приводит к потере точности.
Коль скоро решено, какие компоненты и переменные мы включаем в нашу модель, необходимо да-
лее определить функциональные связи между ними, а также значения используемых параметров. Здесь
перед нами снова встают труднопреодолимые проблемы. Во-первых, может быть трудно (а то и просто
невозможно) количественно определить или измерить некоторые переменные, важные для поведения
технологической системы. Во-вторых, соотношения между компонентами и переменными могут быть
неопределенными. В-третьих, необходимая нам информация и числовые данные могут либо отсутство-
вать, либо быть в непригодном для использования виде. Все эти обстоятельства более подробно мы рас-
смотрим в следующих разделах пособия.
По методу составления уравнений (функциональных зависимостей F, f) ММ их можно подразде-
лить на формальные (эмпирические, регрессионные) и неформальные (аналитические). При построении
эмпирических (регрессионных) ММ структура функциональных зависимостей F, f задается на основе
некоторых формальных соображений, не имеющих связи с типом технологического объекта, его конст-
руктивными особенностями, механизмами протекающих процессов. Задание F, f в формальных ММ
производится с учетом удобства последующего использования уравнений или простоты определения
вектора a по экспериментальным данным. Под удобством использования ММ понимается возможность
получения аналитического решения ),( axy или экономичного нахождения приближенного решения на
ЭВМ.
Следует отметить, что формальные ММ применяют для описания стационарных и нестационарных
объектов только с сосредоточенными координатами. При этом модели динамики всегда выбираются
линейными, а уравнения статики задаются в таком виде, чтобы решение y(x, a) было линейным по a.

Страницы