Этапы моделирования

Постановка задачи моделирования

Этап постановки задачи характеризуется тремя основными стадиями:

1. Описание задачи

2. Определение целей моделирования

3. Формализация задачи

Описание задачи делается на обычном языке, самыми общими фразами. При этом подробно описывается исходный объект, условия, в которых он находится, и желаемый результат, иначе отправной и конечный пункты моделирования.

К целям моделирования относятся задачи двух типов:

- «что будет, если…». Исследования помогают проследить зависимость параметров объекта от исходных данных или

- «как сделать, чтобы…». Как надо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры, удовлетворяли некоторому заданному условию

Формализация задачи – отображение содержания в символьном виде (язык математики, логики, химии и т.п.).

По окончании формализации происходит выбор адекватной модели,соответствующей реальному прототипу. Точность моделирования зависит от того, насколько хорошо ММ отражает свойства объекта.

Следующий этап – выбор компьютерной моделирующей программы. Программы, разработанной на языке программирования, понятной для компьютера.

Моделирующая программа содержит три блока:

- блок исходных данных (определяет стратегию моделирования),

- рабочий блок (задает алгоритм решения задачи на основе выбранного метода решения и содержит процедуры обработки различных ситуаций),

- блок результатов (представляет результат решения в табличном, графическом или демонстрационном режиме).

1 этап. Постановка задачи (изучение объекта исследования, уточнение задачи) и построение формальной модели явления, которая содержит:

- набор констант,

- набор переменных,

- формулы и алгоритмы моделируемого объекта.

2 этап. Формальная модель реализуется на компьютере:

- строится алгоритм решения проблемы,

- пишется программа, реализующая этот алгоритм,

- программа отлаживается и тестируется на тестовых моделях.

3 этап. Работая с компьютерной моделью, осуществляется вычислительный эксперимент:

- исследуют, как поведет себя модель при тех или иных наборах параметров,

- пытаются прогнозировать или оптимизировать что-либо в зависимости от поставленной задачи,

- результатом эксперимента является информационная модель в виде графиков, диаграмм, таблиц.

4 этап. Оценка результатов – установление адекватности модели и объекта исследования; или определение степени близости, сходства их результатов. При этом существенно степень сходства с объектом исследования.

5 этап. Обработка результатов моделирования с применением средств вычислительной техники:

- Оценка вероятности P – частоты эксперимента.

P=m/N,

где N – общее число экспериментов, m – общее число положительных исходов.

- Гистограммы – закон плотности распределения случайной величины,

- Оценка математического ожидания получается как среднее арифметическое значение случайной величины y:

m_i=1/N*Sy_i

6 этап. Анализ результатов моделирования.

Конечная цель моделирования – принятие решения, которое должно быть выработано на основе всестороннего анализа результата моделирования. Полученные выводы способствуют проведению дополнительных серий экспериментов, а иногда и изменению задачи.

Если результаты не соответствуют целям поставленной задачи, значит, на предыдущих этапах были допущены ошибки. После выявления ошибок, требуется корректировка модели, т.е. возврат к предыдущим этапам. Процесс повторяется до тех пор, пока результаты эксперимента не будут отвечать целям моделирования.