рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Лекция 20. Моделирование объектов и систем

Лекция 20. Моделирование объектов и систем - Лекция, раздел Информатика, Понятие информации, общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации План Лекции: Моделирование Как Метод Познания. Значение Модел...

План лекции:

Моделирование как метод познания. Значение моделирования при решении задач в профессиональной области. Модели данных в профессиональной области и обзор технологий их исследования.

Цели моделирования, свойства модели. Этапы создания модели, параметры модели, проблемы моделирования. Характеристики моделей систем. Стадии разработки моделей.

Классификация и формы представления моделей. Виды абстрактных моделей. Математическое моделирование. Этапы математического моделирования. Классификация математических моделей.

Линейные и нелинейные модели. Непрерывные и дискретные модели. Распределенные, сосредоточенные и информационные модели. Полные и упрощенные модели. Статические и динамические модели.

Методы и технологии моделирования. Информационная модель объекта. Моделирование случайных процессов. Метод статистического моделирования. Постановка задачи линейного программирования.

Краткий конспект лекции

Основные понятия теории моделирования систем

Моделью можно считать физическую установку, имитирующую какую-либо другую установку или процесс, юридический кодекс (уголовный, гражданский и т. д.), моделирующий правовые отношения в обществе, сборник должностных инструкций фирмы и т. п. Под моделированием понимается процесс построения, изучения и применения моделей. Главная особенность моделирования в том, что это метод опосредованного познания с помощью объектов-заместителей. Модель выступает как своеобразный инструмент познания, который исследователь ставит между собой и объектом и с помощью которого изучает интересующий его объект. Именно эта особенность метода моделирования определяет специфические формы использования абстракций, аналогий, гипотез, других категорий и методов познания.

Необходимость использования метода моделирования определяется тем, что многие объекты (или проблемы, относящиеся к этим объектам) непосредственно исследовать или вовсе невозможно, или же это исследование требует много времени и средств.

Модель – это либо мысленно представляемая, либо материально реализованная система, которая может отображать или воспроизводить наиболее важные (для достижения поставленной цели) свойства объекта исследования, а также замещать его с целью изучения и представления новой информации об объекте. Таким образом, создание каждой модели всегда имеет какую-либо цель.

 

Среди основных целей создания модели можно выделить следующие:

- Гносеологические (познавательные);

- Образовательные;

- Управленческие;

- Экспериментальные;

- Созидательные (проектирование).

Для достижения поставленных целей модель должна обладать некоторыми свойствами, которые одновременно являются и критериями оценки качества построения модели.

Свойства моделей:

1. Эффективность; показывает, насколько правильным было создание и использование модели для достижения поставленной цели

2. Универсальность; возможность её применения для других объектов или систем, а также для достижения других целей.

3. Устойчивость; правильную работу при изменении условий и экстремальных данных.

4. Адекватность; соответствие модели объекту или системе

5. Ограниченность; Модель всегда отображает объект или систему не во всех его свойствах и функциях.

6. Полнота; наличие сведений об объекте или системе, необходимых для достижения поставленной цели

7. Динамичность; изменение модели с течением времени.

Этапы создания модели

1. система (объект, процесс).

2. описание системы - наблюдение за процессом, объектом

3. постановка задачи - формализация абстракции, то есть описание существенных факторов и связей между ними.

4. построение модели - конструирование элементов модели

5. реализация модели - выбор методов решения

6. непротиворечивость выводов в рамках изучения модели

7. проверка адекватности - сравнение выводов с реальными фактами

8. уточнение модели.

Параметры модели

Любой объект можно представить как «черный ящик», на который воздействуют различные факторы.

W
Z
Y
U

Z – вектор контролируемых возмущений. Y – неконтролируемый вектор выходных параметров. U – контролируемый вектор управляющих воздействий на технологический процесс. W – вектор неконтролируемых возмущений.

Затем выполняется формализация, и объект представляется в следующем виде:

F (B,x)
Y
X
E
 

Y – вектор выходных параметров. X – вектор контролируемых входных переменных. (Объединяет действия переменных U, Z). В - параметры модели.
E – случайная аддитивная помеха (суммарная), которая характеризует влияние случайных возмущений. F (B,x) – параметрическая функция, которая осуществляет преобразование значений Х в Y, или это модель изучаемого объекта.

Предметом исследования модели является определение вида модели и параметров модели. Истинного значения параметров системы узнать невозможно, можно получить только оценку параметров любой модели (вектора В). Изменяя значения параметров Х можно наблюдать изменение поведения выходных значений Y, или поддерживать Y на постоянном уровне.

Характеристики моделей сложных систем

В качестве объекта моделирования выступают сложные организационно-технические системы, которые можно отнести к классу больших систем. Более того, по своему содержанию и созданная модель также становится системой и тоже может быть отнесена к классу больших систем, для которых характерно следующее:

1. Цель функционирования, которая определяет степень целенаправленности поведения модели. В этом случае модели могут быть разделены на одноцелевые и многоцелевые, позволяющие рассмотреть ряд сторон функционирования реального объекта.

2. Сложность, которую можно оценить по общему числу элементов в системе и связей между ними.

3. Целостность, указывающая на то, что создаваемая модель является одной целостной системой, включающей в себя большое количество составных частей (элементов), находящихся в сложной взаимосвязи друг с другом.

4. Неопределенность, которая проявляется в системе. Основной характеристикой неопределенности служит такая мера информации, как энтропия, позволяющая в ряде случаев оценить количество управляющей информации, необходимой для достижения заданного состояния системы с заданной достоверностью.

5. Поведенческая страта, которая позволяет оценить эффективность достижения системой поставленной цели.

6. Адаптивность, которая является свойством высокоорганизованной системы. Применительно к модели существенна возможность ее адаптации и устойчивости в широком спектре возмущающих воздействий, а также изучение поведения модели в изменяющихся условиях, близких к реальным.

7. Организационная структура системы моделирования, которая во многом зависит от сложности модели и степени совершенства средств моделирования. Одним из последних достижений в области моделирования можно считать возможность использования имитационных моделей для проведения численных экспериментов.

8. Управляемость модели, вытекающая из необходимости обеспечивать управление со стороны экспериментаторов для получения возможности рассмотрения протекания процесса в различных условиях, имитирующих реальные. В этом смысле наличие многих управляемых параметров и переменных модели в реализованной системе моделирования дает возможность поставить широкий эксперимент и получить обширный спектр результатов.

9. Возможность развития модели, - предусматривать возможность развития системы моделирования как в смысле расширения спектра изучаемых функций, так и в смысле расширения числа подсистем, т. е. созданная система моделирования должна позволять применять новые современные методы и средства.

Системный подход при моделировании систем

В настоящее время при анализе и синтезе сложных (больших) систем получил развитие системный подход, который отличается от классического (или индуктивного) подхода. Последний рассматривает систему путем перехода от частного к общему и синтезирует (конструирует) систему путем слияния ее компонент, разрабатываемых раздельно. В отличие от этого системный подход предполагает последовательный переход от общего к частному, когда в основе рассмотрения лежит цель, причем исследуемый объект выделяется из окружающей среды.

Стадии разработки моделей

На базе системного подхода может быть предложена и некоторая последовательность разработки моделей, когда выделяют две основные стадии проектирования: макропроектирование и микропроектирование.

На стадии макропроектирования на основе данных о реальной системе и внешней среде строится модель внешней среды, выявляются ресурсы и ограничения для построения модели системы, выбирается модель системы и критерии, позволяющие оценить адекватность модели реальной системе.

Построив модель системы и модель внешней среды, на основе критерия эффективности функционирования системы в процессе моделирования выбирают оптимальную стратегию управления, что позволяет реализовать возможности модели по воспроизведению отдельных сторон функционирования реальной системы.

Стадия микропроектирования в значительной степени зависит от конкретного типа выбранной модели. В случае имитационной модели необходимо обеспечить создание информационного, математического, технического и программного обеспечений системы моделирования.

Классификация моделей" (по Норенкову)

 

Вопросы по данной теме:

1) Какие могут быть цели моделирования?

2) Что такое анализ объекта?

3) Назовите инструменты компьютерного моделирования.

4) Что такое компьютерная модель?

Литература по теме:

1. Жукова, Е.Л. Информатика. - 2-е изд. - М.: Дашков и К, 2010. - 272 с.

2. Информатика. Общий курс / Под ред. В.И. Колесникова. - 2-е изд. - М.: Дашков и К; Наука-Пресс, 2008. - 400 с.

3. Поршнев С.В. Компьютерное моделирование физических систем с использованием пакета MathCAD: Учебное пособие. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004. - 319 с.

Тема 10. Локальные и глобальные сети ЭВМ

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Понятие информации, общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации

Тематика лекций Наименование темы Количество часов Очная лет Заочная лет мес г м СПО...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Лекция 20. Моделирование объектов и систем

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Лекция 1. Понятие данные и информация
План лекции: Информатика и информация. Общее представление об информации. Свойства информации. Качество информации. Схема информационных процессов. Источники и потребители информаци

Свойства информации
Будучи объектом преобразования и использования, информация характеризуется следующими свойствами: · синтаксис — свойство, определяющее способ представления информации на носителе (в

Качества информации
• полнота — свойство информации исчерпывающе (для данного потребителя) характеризовать отображаемый объект или процесс • актуальность — способность информации соответствовать

Лекция 2. Представление информации в компьютере.
План лекции: Кодирование информации. Единицы измерения информации. Количественная мера: биты, байты, Килобайты и т.д., машинное слово. Статистический и семантический подходы к измер

Кодирование графических данных
Графика на экране монитора представляется в виде изображения, которое формируется из точек (пикселей). Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета (бит на точку: 4, 8, 16, 24). Каждый ц

Кодирование звуковых данных
можно выделить два основных направления. Метод FM (Frequency Modulation). Звуковой сигнал - это непрерывная волна с изменяющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он

Формула Шеннона
  где Ii – количество информации, содержащееся в сообщении об i-ом исходе события, Если количество информации I для N количества исходов некоторого события, то математическое

Лекция 3. Информационно-логические основы построения ПК
План лекции: Компьютерная логика. Логические переменные. Основные операции и законы логической (булевой) алгебры, таблицы истинности. Вычисления в ЭВМ. Устройства для вычисления – п

Законы логических операций
Коммутативность (перестановка) А*В=В*А Ассоциативность (сочетание) А*(В*С)=(А*В)*С Дистрибутивность (распред

Логические элементы ЭВМ
    S1=¬А·В+ A·¬B P1= А·В   Cумматор (P0 – перенос разряда из преды

Типы компьютерных систем
  Сервер- компьютер, работающий под управлением серверной программы и предоставляющий свои ресурсы для совместное использования в сети. Файл сервер обеспечивает доступ к файл

Многопроцессорные системы
Симметричное мультипроцессирование (Symmetric Multiprocessing) SMP — архитектура многопроцессорных компьютеров, в которой два или более одинаковых процессоров подключаются к общей памяти. Бо

Архитектура ПК
  Контроллер можно рассматривать как специализированный процессор, управляющий работой "вверенного ему" внешнего устройства по специальным встроенным программам обмена. Тако

Лекция 5. Состав и назначение основных узлов персонального компьютера. Их характеристики
План лекции: Аппаратные основы персонального компьютера. Элементы компьютера: системный блок, монитор, клавиатура, периферия. Системный блок: блок питания, системная плата, платы ра

Микропроцессор
Разрядность микропроцессора - число бит обрабатываемых за один такт работы микропроцессором. Тактовая частота - скорость внутреннего таймера микропроцессора, задающая шаг, с которым проход

Лекция 6. Устройства передачи данных в ПК. Виды памяти ПК. Устройства ввода/вывода информации в ПК
План лекции: Шины. Оперативная память - RAM. Принцип работы. Производительность и объем памяти. Базовая система ввода-вывода – BIOS. Адаптер. Слоты расширения. Модемы. Виды, назначе

Внутренняя память ПК
  Статическая память с произвольным доступом— микросхема памяти типа триггер, содержимое которой сохраняется без выполнения периодической регенерации центральным процессором.

Внешняя память ПК
Накопители на магнитных и оптических дисках - содержат информацию для обработки и программы для хранения и использования. Информация, хранимая на магнитном диске, может многократно стирать

Устройства вывода информации из компьютера
-монитор (совместно с видеоадаптером). Монитор (дисплей) представляет устройство типа ЭЛТ или ЖК. В графическом режиме изображение формируется из точек или пикселов (pixel). Видео

Файловые системы
FAT (File Allocation Table - таблица распределения файлов) - отображает использование всего дискового пространства в области файлов и подкаталогов. Каждый диск или раздел жесткого

Компьютерная графика
Компьютерная графика - это создание рисунков и чертежей с помощью компьютера. Компьютерная анимация - сочетание компьютерного рисунка с движением. Под графической информацией понимаются модели объе

Лекция 9. Электронные таблицы. Специализированные программные средства и системы программирования.
План лекции: Электронные таблицы. Вид электронной таблицы. Представление данных в электронной таблице. Типы данных. Ввод и редактирование данных. Расчеты по формулам. Ссылки на ячей

Лекция 10. Защита информации. Компьютерные вирусы. Антивирусные программы. Архивация, методы сжатия. Методы шифрования.
План лекции: Информационная безопасность и ее составляющие. Угрозы безопасности информации и их классификация. Законодательные и правовые акты РФ, регулирующие правовые отношения в

Антивирусные программы
Антивирус - это программа, выявляющая и обезвреживающая компьютерные вирусы. Антивирусные программы могут выявлять и уничтожать лишь известные вирусы, при появлении нового компьютерного вируса защи

Лекция 11. Методы шифрования базы данных и СУБД. Реляционные базы данных.
План лекции: Базы данных и СУБД. Определение базы данных и СУБД. Концепция баз данных. Основные задачи СУБД. Этапы проектирования БД, инфологическая модель, даталогическая модель, ф

Лекция 12. Алгоритмы. Свойства алгоритмов. Языки программирования.
План лекции: Алгоритм, численные и логические алгоритмы. Свойства алгоритмов, дискретность, определенность, понятность, результативность. Формы записи алгоритма, блок-схемы, основны

Лекция 13. Объектно-ориентированный подход к программированию.
План лекции: Объектно-ориентированный подход к программированию. Массовое промышленное программирование и методы построения программ. Структурное программирование, процедура, процед

Характеристики ООП
- Все является объектом. - Вычисления осуществляются путем взаимодействия (обмена данными) между объектами, при котором один объект требует, чтобы другой объект выполнил некое действие. Об

Принципы ООП
Абстракция данных - это выделение существенных характеристик некоторого объекта, которые отличают его от всех других видов объектов и, таким образом, четко определяют его конце

Языки программирования низкого уровня
Языки программирования низкого уровня представляют специальный набор инструкций, набранных с использованием команд управления регистрами микропроцессора. Языки программирования низкого уровня позво

Машинный язык
Машинный язык содержит набор команд управления регистрами микропроцессора. Оперирует двоичными, восьмеричными или шестнадцатеричными числами. Зависит от типа микросхемы процессора компьютера. Коды

Языки программирования высокого уровня
Языки программирования высокого уровня представляют специальный набор инструкций, использующих ключевые слова и синтаксис, похожий на английский. Эти языки освобождают программиста от необходимости

Объектно-ориентированное и визуальное программирование
Современные языки программирования являются объектно-ориентированными, что означает использование объектов при написании программного кода. Объекты являются экземплярами классов. Таким образом, объ

Лекция 16. Программирование на языке VISUAL BASIC
План лекции: Программирование на языке VISUAL BASIC. Алфавит языка. Переменные и типы данных. Операции. Стандартные функции. Инструкции VISUAL BASIC. Операторы языка, оператор присв

Приоритеты операций
Visual Basic выполняет операции в соответствии с их приоритетами (P). P Операция P Операция P Операция

Описание функций и процедур
Процедуры и функции содержат инструкции, обеспечивающие выполнение некоторой задачи. Они имеют имя, могут иметь входные параметры, раздел описания, раздел инструкций и возвращать значения своих пар

Вызов функций и процедур
Вызов процедуры можно произвести несколькими способами. 1. ИмяПроцедуры СписокФактическихПараметров 2. Call ИмяПроцедуры (СписокФактическихПараметров) Инструкцию Call мож

Область видимости переменной
Существуют три типа области видимости переменной. 1. Локальные переменные описываются внутри процедуры при помощи инструкций Dim или Static и распознаются только в процедуре, в которой они

Время жизни переменной
Локальные переменные сохраняют свое значение, во время выполнения процедуры и при повторном запуске процедуры "обнуляются". Локальные переменные, описанные при помощи инструкции static, с

Лекция 17. Среда разработки приложений VISUAL BASIC.
План лекции: Среда разработки приложений Visual Basic и ее возможности, создание, компиляция, тестирование и редактирование программ (приложений, проектов). Интерфейсные объекты сре

Интегрированная среда разработки приложений Visual Basic
Разработанная корпорацией Microsoft интегрированная среда разработки приложений Visual Basic объединяет в себе множество функций, позволяющих выполнять визуальное проектирование интерфейса приложен

Настройки редактора кода
    Параметры Code Settings Назначение параметров Auto Syntax Check (Автоматический контроль синта

Панель элементов управления
Панель элементов управления General открывается командой меню View, Toolbox (Вид, Панель элементов управления), либо кнопкой Toolbox на стандартной панели инструментов.  

Лекция 21. Локальные сети ЭВМ
План лекции: Компьютерные сети. Телекоммуникационные сети. Локальная, корпоративная и глобальная сети. Элементы компьютерной сети: узлы (компьютеры), каналы связи. Сервер, клиент. С

Типы локальных сетей
Вычислительные сети по размерам подразделяются на глобальные, региональные, корпоративные и локальные. Локальная (ЛВС) - это совокупность компьютеров и других средств вычислительной техник

Архитектура (Топология) ЛВС
Различают три наиболее распространенные сетевые архитектуры, которые используют и для одноранговых сетей, и для сетей с выделенным файл-сервером. Это так называемые шинная, кольцевая и звездообразн

Сетевой кабель
Кабель выступает в качестве среды передачи сигналов между компьютерами. Существует большое разнообразие кабелей для ЛВС. · коаксиальный кабель · витая пара (неэкранированная, экра

Администрирование сети
Сетевое администрирование распространяется на пять основных областей, с которыми должен быть хорошо знаком администратор сети: 1. управление пользователями — создание и поддержка учетных з

Лекция 22. Глобальные сети ЭВМ
План лекции: Глобальные сети ЭВМ. Виды подключения к сети: коммутируемый канал, выделенный канал. Модем. Маршрутизаторы, мосты, концентраторы. Передача данных по сети. Функции пакет

Расширение локальных сетей
Любая топология или архитектура имеет свои ограничения. Тем не менее существуют устройства, назначение которых — увеличить размер сети в действующей среде. Сигнал при распро

Передача данных по сети
Данные обычно содержатся в больших по размерам файлах. Однако сети не будут нормально работать, если компьютер посылает этот блок данных целиком. Чтобы быстро передавать по сети данные, надо разбит

Беспроводные сети
Wi-Fi – стандартизированная технология высокоскоростного беспроводного обмена информацией на радиочастотах с упрощенным частотным регулированием, который объединяет несколько протоко

Семейство протоколов TCP/IP
Семейство протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol - Протокол управления передачей данных/Протокол Интернета) - это множество коммуникационных протоколов, которые о

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги