Реферат Курсовая Конспект
Получение и интерпретация результатов моделирования - раздел Образование, Учебное издание: Моделирование технических систем и процессов На Третьем Этапе Моделирования Компьютер Используется Для Про...
|
На третьем этапе моделирования компьютер используется для проведения рабочих расчетов по уже составленной и отлаженной программе. Результаты этих расчетов позволяют провести анализ и сформулировать выводы о характеристиках процесса функционирования моделируемой системы S. При реализации моделирующих алгоритмов на компьютере вырабатывается информация о состояниях процесса функционирования исследуемой системы, которая является исходным материалом для приближенной оценки искомых характеристик, получаемых в результате имитационного эксперимента с моделью.
Остановимся на рассмотрении каждого из подэтапов с иллюстрацией их содержания действиями, выполняемыми при моделировании процесса функционирования фрагмента СПД.
П. 3.1. Планирование компьютерного эксперимента с моделью системы. Перед проведением рабочих расчетов на компьютере должен быть составлен план проведения эксперимента с моделью системы S с указанием комбинаций переменных и параметров, для которых проводится моделирование. Проведение стратегического и тактического планирования компьютерных экспериментов призвано в итоге дать возможность получить максимальный объем необходимой информации об объекте моделирования при минимальных затратах ресурсов компьютера. При выполнении этого подэтапа решаются частные задачи тактического планирования конкретного компьютерного эксперимента при уже заданных условиях его проведения и выбранного математического обеспечения. Используя методы планирования эксперимента, определим координаты точек факторного пространства и комбинации уровней факторов для каждой экспериментальной точки.
Пусть для рассматриваемого примера заданы следующие исходные данные (набор параметров и переменных):
емкости накопителей УК Li = 20 пакетов, I = 1÷4;
средний интервал времени между моментами поступления пакетов в УК λk = 25 единиц времени, k = 1,2;
время передачи пакета данных по ДКС tjд =20 единиц времени, j=1,2; время передачи пакета подтверждения по ДКС tjп= 1 единица времени, j = 1,2;
время обработки пакета в ЦП tjCPU = 2 единицы времени, j=1,2;
точность оценки характеристик ε = 0,1, достоверность оценки характеристик Q = 0,95.
Введя обозначения факторов х1 = Li , х2 = λк , х3 = tjд и проведя кодирование их значений при установлении для каждого фактора двух уровней, получим план полного факторного эксперимента типа 23:
Номер испытания ..... 1 2 3 4 5 6 7 8
х1 ........... —1—1—1—1 +1 +1 +1 +1
х2 .......... —1—1 +1 +1 —1—1 +1 +1
х3. .......... —1 +1—1 +1 —1 +1 —1 +1
В рассматриваемом примере можно ограничиться проведением полного факторного эксперимента. Для более сложных случаев рационально использовать другие методы планирования экспериментов с компьютерными моделями.
Тактическое планирование компьютерного эксперимента для рассматриваемого примера моделирования фрагмента СПД с целью оценки вероятностно-временных характеристик процесса ее функционирования проведем для определения необходимого числа реализаций при заданной точности и достоверности результатов моделирования. В данном случае для оценки необходимого числа реализаций воспользуемся неравенством Чебышева Р{ΙЕ—ẼΙ ≤ qσ} ≤ 1/q2, т. е. при выборке объема N по меньшей мере (1 —1/q2) измерений находятся на расстоянии не более q среднеквадратических отклонений. В этом неравенстве Е — значение показателя эффективности СПД; Ẽ — оценка показателя эффективности СПД; Е—Ё І = ε —абсолютная точность оценки; q — любое положительное число.
С учетом необходимости определения числа реализаций представим рассматриваемое неравенство как Р{lЕ—Ёl > qε} = п'/N = (1—РД), где Pд — доверительная вероятность, п —число измерений с результатом ε ≥ qσ. Тогда (1—РД) = 1/(q2N). Откуда N = q2/(1—РД). Так, например, для получения оценки эффективности, заданной с точностью ε = σ/10 и доверительной вероятностью Рд = 0,95, т. е. при Р{ε>ε/10} ≤ 0,05, необходимо имитировать доставку в СПД 102/0,05 = 2000 пакетов.
П. 3.2. Определение требований к вычислительным средствам. При этом необходимо окончательно (предварительно это было сделано на предыдущих этапах) сформулировать требования ко времени загрузки вычислительных средств, т. е. составить график использования компьютера.
П. 3.3. Проведение рабочих расчетов. После составления плана проведения компьютерного эксперимента можно приступить к выполнению рабочих расчетов на компьютере, которые обычно включают подготовку наборов исходных данных, подготовку исходных данных для ввода в компьютер, проверку исходных данных, подготовленных для ввода, проведение расчетов на компьютере, получение результатов моделирования. Моделирование рационально выполнять в два этапа: сначала сделать контрольные, а затем рабочие расчеты. Контрольные расчеты проводятся для проверки компьютерной модели и определения чувствительности результатов к изменению исходных данных.
П. 3.4. Анализ результатов моделирования системы. Чтобы проанализировать выходные данные, полученные при моделировании системы S на компьютере, необходимо знать, что делать с результатами рабочих расчетов и как их интерпретировать. Эти задачи могут быть решены на основании предварительного анализа, проведенного на первых этапах моделирования. Планирование компьютерного эксперимента позволяет вывести необходимое количество выходных данных и определить метод их анализа. При этом необходимо выводить только те результаты, которые нужны для проведения дальнейшего анализа. Также необходимо полнее использовать возможности пакетов типа MicrosoftEXСEL, MicrosofGRAPH и т. п. для статистической обработки результатов моделирования и представления этих результатов в наиболее наглядной форме, т. е. в виде графиков, гистограмм, схем и т. п.
П. 3.5. Представление результатов моделирования. На третьем этапе моделирования необходимо решить вопрос о форме представления результатов моделирования (таблицы, графики, диаграммы, гистограммы, схемы и т. п.). В каждом конкретном случае целесообразно выбрать наиболее подходящую форму представления результатов моделирования, так как это существенно влияет на эффективность дальнейшего использования результатов заказчиком. Хотя результаты моделирования удобно сводить в таблицы, графическое представление информации позволяет более наглядно иллюстрировать полученные результаты.
В рассматриваемом примере результаты моделирования могут быть представлены в виде гистограммы. С помощью гистограммы достаточно просто оценить некоторые дополнительные характеристики, например, проверить предположения о характере закона распределения времени передачи пакета, оценить вероятность превышения заданного времени передачи пакета и т. д.
П. 3.6. Интерпретация результатов моделирования. После получения и предварительного анализа результатов моделирования они должны быть интерпретированы относительно моделируемого объекта, т. е. системы S. Таким образом, основным содержанием этого подэтапа является переход от информации, полученной в результате компьютерного эксперимента с машинной моделью Мм, к информации применительно непосредственно к объекту моделирования, на основании которой и будут делаться выводы относительно характеристик процесса функционирования исследуемой системы S.
В рассматриваемом выше примере специальной интерпретации результатов моделирования не требуется, так как, во-первых, не проводилось масштабирование переменных и, следовательно, нет необходимости в их переводе в исходные значения; во-вторых, специальные статистики о процессе функционирования СПД организовывались так, чтобы исключить неоднозначность понимания. Таким образом, в рассматриваемом примере полученные результаты моделирования отражают характеристики процесса функционирования исследуемого объекта, т. е. фрагмента СПД, и выражены в размерности реальных физических величин, характеризующих СПД.
П. 3.7. Подведение итогов моделирования и выдача рекомендаций.При подведении итогов моделирования должны быть отмечены главные особенности полученных в соответствии с планом эксперимента результатов, проведена проверка гипотез и предположений и сделаны выводы на основании полученных результатов моделирования. Все это позволяет сформулировать рекомендации по практическому использованию заказчиком полученных результатов моделирования, например, на этапе проектирования конкретной системы S.
Для данного примера можно сделать вывод, что полученные на компьютере результаты отражают основные особенности функционирования объекта и позволяют качественно и количественно оценить его поведение. На основе полученных оценок характеристик можно, например, дать следующие рекомендации. Загрузка процессоров — порядка 25%, а загрузка каналов связи СПД приближается к 90%, т. е. очевидна несбалансированность производительностей процессоров и каналов связи СПД. Поэтому в зависимости от допустимого времени передачи пакета в СПД можно либо снизить производительность процессоров, что удешевит систему, либо повысить производительность каналов связи, обеспечивая при этом заданное качество передачи данных.
П. 3.8. Составление технической документации по третьему этапу. Эта документация включает в себя план проведения компьютерного эксперимента, наборы исходных данных для моделирования, результаты моделирования системы, анализ и оценку полученных результатов, пути дальнейшего совершенствования компьютерной модели.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
ББК... Рецензент член УМС Си РУМЦ по информатике и вычислительной технике доктор физико математических наук профессор зав кафедрой моделирования и оптимизации...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Получение и интерпретация результатов моделирования
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов