ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Рис. 1.6. Схема организации процесса компьютерного моделирования:
1 – 9
– блоки процесса; ММ – математическая модель
Исходя из того, что компьютерное моделирование применяется для исследования, оптимизации и проектирования ХТС,
можно выделить следующие этапы этого процесса:
1) определение объекта – установление границ, ограничений и измерителей эффективности функционирования объек-
та;
2) формализация объекта (построение модели) – переход от реального объекта к некоторой логической схеме (абстра-
гирование);
3) подготовка данных, необходимых для построения и применения модели, и представление их в соответствующей
форме;
4) разработка моделирующего алгоритма и программы ЭВМ;
5) оценка адекватности – повышение до приемлемого уровня степени уверенности, с которой можно судить относи-
тельно корректности выводов о реальном объекте, полученных на основании обращения к модели;
6) стратегическое планирование – планирование вычислительного эксперимента, который должен дать необходимую
информацию;
7) тактическое планирование – определение способа проведения каждой серии испытаний, предусмотренных планом
вычислительного эксперимента;
8) вычислительный эксперимент – процесс осуществления имитации на модели с целью получения желаемых данных о
реальном объекте и анализа его чувствительности;
9) интерпретация – построение выводов по данным, полученным путем имитации на модели;
10) реализация – практическое использование модели и результатов моделирования для решения конкретной задачи;
11) документирование – регистрация хода осуществления вычислительного эксперимента и его результатов, а также
документирование процесса создания и использования модели.
Перечисленные этапы создания и использования модели определены в предположении, что задача может быть решена
наилучшим образом с помощью компьютерного моделирования. Однако, это может быть не самый эффективный способ. В
том случае, если задача может быть сведена к аналитическому решению уравнений математической модели,
нет никакой
нужды в компьютерном моделировании и имитации. Следует изыскивать все возможные средства, подходящие для решения
данной конкретной задачи, стремясь при этом к оптимальному сочетанию стоимости и желаемых результатов. Прежде чем
приступать к оценке возможностей численной имитации, следует убедиться, что аналитическое решение для данного случая
невозможно.
В представленной на рис. 1.6 схеме организации процесса компьютерного моделирования (имитации) основная цепочка
(ХТС – математическая модель – моделирующий алгоритм – программа ЭВМ –вычислительный эксперимент) соответствует
традиционной схеме, но во главу угла теперь ставятся следующие моменты: понятие триады «
модель–алгоритм–программа
»
(блоки
4
–
6
), стратегическое и тактическое планирование вычислительного эксперимента (блок
7
), интерпретация и доку-
ментирование его результатов (блок
8
).
Можно выделить следующие укрупненные процедуры моделирования и оптимизации ХТС: описание предметной об-
ласти и построение концептуальной модели; постановка задачи оптимизации; выбор или разработка методов и вычислитель-
ных алгоритмов решения задач компьютерного моделирования (исследования) и оптимизации.
Основным назначением первой процедуры является переход от содержательного описания ХТС к ее математической
модели. Содержательное описание является исходным материалом для построения формализованной схемы процесса функ-
ционирования системы и полной математической модели этого процесса. При построении модели целесообразно придержи-
ваться блочного принципа с выделением основных блоков, описывающих процессы в самой ХТС и имитирующих воздейст-
вия внешней среды, и вспомогательных блоков, обеспечивающих компьютерную реализацию и обработку результатов моде-
лирования. Разработка концептуальной модели предполагает четкую формулировку задачи исследования, выбор методики
решения задачи с учетом имеющихся ресурсов, анализ масштаба задачи и возможности декомпозиции ее на подзадачи.
Вторая процедура связана с разработкой методов расчета сформулированных математических задач или, как говорят,
вычислительных или
моделирующих алгоритмов
. Фактически он представляет собой совокупности алгебраических формул,
по которым ведутся вычисления, и логических условий, позволяющих установить нужную последовательность применения
этих формул. Вычислительные алгоритмы не должны искажать основные свойства модели и, следовательно, исходной ХТС,
быть экономичными и адаптирующимися к особенностям решаемых задач и используемых компьютеров. Как правило, для
одной и той же математической модели можно предложить множество вычислительных алгоритмов. Однако, требуется по-
строение эффективных вычислительных алгоритмов, которые позволяют получить решение поставленной задачи с заданной
точностью за минимальное количество действий (арифметических, логических), т.е. с минимальными затратами машинного
времени. Эти вопросы весьма существенны и составляют предмет теории численных методов.
Вычислительный эксперимент
имеет "многовариантный" характер. Действительно, решение любой прикладной задачи
зависит от многочисленных входных переменных и параметров. Например, если рассчитывается технологическая установка,
то имеется множество различных режимных переменных и конструктивных параметров, среди которых нужно определить
их оптимальный набор, обеспечивающий эффективное функционирование этой установки. Получить решение соответст-
вующей математической задачи в виде формулы, содержащей явную зависимость от режимных переменных и конструктив-
ных параметров, для реальных задач, как говорилось выше, не удается. При проведении вычислительного эксперимента ка-
ждый конкретный расчет проводится при фиксированных значениях переменных и параметров. Проектируя оптимальную
ХТС, т.е., определяя в пространстве переменных и параметров точку, соответствующую оптимальному режиму, приходится
проводить большое число расчетов однотипных вариантов задачи, отличающихся значениями некоторых переменных или
параметров, поэтому очень важно опираться на эффективные численные методы.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- …
- следующая ›
- последняя »
