рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Види опису математичних моделей

Види опису математичних моделей - раздел Математика, МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ В САПР В Загальному Випадку Під Математичною Моделлю (Мм) Розуміють Будь-Який Матема...

В загальному випадку під математичною моделлю (ММ) розуміють будь-який математичний опис, що відображає з потрібною точністю структуру та/або процес функціонування деякої реальної системи в реальних умовах. Визначення математичної моделі, що враховує специфіку та особливості автоматизованого проектування є наступне: математична модель це набір математичних знаків для встановлення зв’язку між вихідними та вхідними і внутрішніми параметрами об’єкта проектування в заданих умовах. Отже, математичний опис полягає у встановленні зв’язків між параметрами процесу та виявлені його граничних і початкових умов, а також у формалізації цього процесу у вигляді системи математичних співвідношень.

У найпростішому випадку математичний опис (математична модель) об’єкта проектування має вигляд явної функції, що виражає змінну величину (вихідні параметри) через інші змінні, які називаються аргументами (вхідні, внутрішні та параметри зовнішнього середовища), і в загальному випадку може бути записана наступним чином:

, (2.1)

де – вихідний параметр моделі, – функція перетворення, – множина вхідних, внутрішніх та параметрів зовнішнього середовища.

Прикладом такої математичної моделі може бути вираз для визначення величини електростатичної сили , що виникає між пластинами плоского конденсатора:

, , (2.2)

де – електрична ємність; – площа пластин; – прикладена напруга; – відстань між пластинами конденсатора; , – діелектрична проникність середовища між пластинами конденсатора та діелектрична проникність у вакуумі.

В більш складному випадку ММ має вигляд рівняння такого виду:

, (2.3)

яке виражає залежність (2.1) в неявній формі. Наприклад це моделі, що описують залежності між її параметрами з допомогою трансцендентних рівнянь, систем лінійних алгебричних рівнянь (СЛАР) тощо.

У складнішому випадку співвідношення математичної моделі можуть бути записані у формі звичайних диференціальних рівнянь

, (2.4)

які зв’язують незалежну змінну , відомі функції , невідому функцію та похідні функцій . Прикладом такої ММ може бути диференціальне рівняння другого порядку, що описує зміщення пластини електричного конденсатора під дією зовнішньої сили з врахуванням електростатичної сили (2.2) між його пластинами

, ,

де – зміщення; – механічна сила; – маса пластини; – сумарна прикладена сила; – коефіцієнт пружності пружини; – коефіцієнт демпферування.

В загальному випадку до цієї групи входять моделі, що описують процеси з використанням систем звичайних диференціальних рівнянь, диференціальних рівнянь -го порядку тощо.

І, нарешті, математична модель може включати диференціальні рівняння в частинних похідних

, (2.5)

в яких, на відміну від звичайних диференційних рівнянь, шукана функція залежить від декількох незалежних змінних, наприклад, температура може залежати від просторових координат та часу. Тут через позначено часткову похідну -ого порядку від змінної .

Прикладом таких моделей є ММ, що описує переміщення тонкої пластини, при цьому припускається, що розподіл сили по пластині є рівномірний, а її краї - жорстко защемлені:

, ,

де – прогини пластини (вертикальні переміщення пластини); – осі, які формують координатну площину , що рівновіддалена від основ пластини; – товщина пластини; – модуль пружності матеріалу пластини; – коефіцієнт Пуассона матеріалу пружного елемента; – інтенсивність розподіленого на поверхні пластини навантаження.

Необхідно зауважити, що коректне формулювання вищенаведеної моделі потребує визначення ще крайових умов.

Співвідношення (2.1, 2.2 – 2.5) можна узагальнити використовуючи поняття оператора. Розглянемо деяку систему стан якої, в довільний момент часу , описується певним набором - величин, які називаються характеристиками стану. Характеристики стану залежать як від власних параметрів системи, так і різних зовнішніх впливів з боку оточуючого середовища. Опис цієї залежності – це і є суть математичної моделі цієї системи. В загальному випадку, характеристики стану, власні параметри та зовнішні фактори є функціями одного і того ж або різних аргументів. Правила перетворення однієї функції в іншу називають оператором. Тоді математична модель, в найбільш загальному випадку, має наступний операторний вигляд:

, (2.6)

де через позначено оператор, а під розуміється набір величин, які тим чи іншим способом впливають на характеристики стану. Частковим випадком такого оператора є функціонал, який задає правила перетворення функції в скалярну величину.

Наведене вище тлумачення оператора як правила перетворення функцій можна узагальнити наступним чином. Нехай задано дві множини функцій та і нехай функція є елементом множини , функція - множини , тобто , . Тоді в операторному рівнянні

, (2.7)

оператор задає відповідність між елементами множин і , а розв’язати операторне рівняння (2.7) означає знайти при заданих та вигляд оператора .

Для побудови математичних моделей можуть використовуватися як універсальні фундаментальні закони природи (закони збереження маси, енергії, другий закон Ньютона), так і феноменологічні закони (закон Гука, закон Фур’є), тобто достатньо добре емпірично обґрунтовані закони з обмеженою областю дії (яка також встановлена емпірично). Математичний опис завжди є відображенням фізичної сутності деякого реального об’єкту з його характерними особливостями та обмеженнями. Математична модель концентрує у вигляді математичних співвідношень сукупність наших знань, уявлень та гіпотез про відповідний об’єкт дослідження. Вона (математична модель) завжди описує поведінку реальної системи лише наближено, оскільки наші знання не є абсолютними, а гіпотези та припущення не враховують усі фактори. Тому, математичні моделі відносяться до класугомоморфних моделей (макромодель), під якими розуміють моделі, що відображають лише основні властивості об’єкту дослідження, причому між гомоморфною моделлю та оригіналом відсутнє повне, поелементне відображення. На відміну від гомоморфних, в ізоморфнихмоделях спостерігається повна поелементна відповідність між моделлю та оригіналом (повна модель).

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ В САПР

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА... В М Теслюк МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ В САПР...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Види опису математичних моделей

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:

Для студентів базового напрямку
“Комп’ютерні науки ”   Затверджено на засіданні кафедри Системи автоматизованого проектування Протокол № 1

Поняття про об’єкт моделювання (проектування) та його основні параметри
  Проектування [1, 2] – це комплекс робіт, метою яких є отримання опису ще неіснуючого технічного об’єкта, який достатній для реалізації та виготовлення об’єкта в

Поняття моделі та моделювання
  Зміст понять “модель”, ”моделювання” в різних сферах науки та техніки можуть дещо відрізнятися. Але незважаючи на це можна виокремити одну визначальну спільну властивість: модель за

Види моделей
  Класифікація моделей може здійснюватися за різними критеріями і носить умовний характер. Більшість дослідників поділяють моделі на два великих класи: предметні (екс

Методи моделювання
  Під методом будемо розуміти спосіб розв’язання деякої складної задачі. Досить часто під методом розуміють об’єднання моделей та алгоритмі

Рівні проектування (моделювання) в САПР
  Будь-який об’єкт проектування з позицій системного аналізу можна розглядати як систему. Відповідно під системою [3] будемо розуміти множину елементів, які знаход

Класифікація математичних моделей
  В залежності від специфіки зв’язку між характеристиками стану та вхідними даними розрізняють детермінованітастохастичні математичні моделі. В

Вимоги до математичних моделей
  Найважливішою вимогою до математичної моделі є вимога її адекватності(відповідності) об’єкту-оригіналу відносно вибраної системи його характеристик. Під цим, як пра

Основні параметри методів та алгоритмів
  Основними параметрами методів є похибка (точність), економічність, універсальність, надійність та ін. Пр

Основні етапи математичного моделювання
Враховуючи вище сказане, математичне моделювання, у широкому значенні цього терміну, можна трактувати як процес побудови та дослідження математичної моделі з метою фіксації та вивч

Поняття про обчислювальний експеримент
На сучасному етапі розвитку науки і техніки роль математичного моделювання значно зросла у зв’язку з інтенсивним застосуванням комп’ютерної техніки. Сьогодні важко уявити собі проведення фундамента

Алгоритм побудови математичної моделі
  В загальному випадку процес побудови математичної моделі включає такі кроки: 1. Вибір властивостей, які необхідно відобразити в моделі. Цей вибір базується

Одиниці вимірювання
  Виміряти деяку величину означає порівняти її з іншою величиною

Перехід від однієї системи одиниць до іншої
  Не зменшуючи загальності будемо розглядати лише механічні системи з трьома основними одиницями вимірювання

Кількість основних одиниць вимірювання
  Кількість основних одиниць вимірювання є в якійсь мірі довільна. Розглянемо механічну систему з її трьома основними одиницями

Поняття про критерії подібності. Кількість лінійно незалежних критеріїв подібності
  В теорії подібності велике значення мають безрозмірні комплекси величин, які є добутком різних степенів цих величин. Їх називають критеріями подібності і позначають

Поняття подібності
Конкретизуємо зміст понять, які розглядалися раніше в широкому змісті. Під системою будемо розуміти сукупність фізичних об’єктів (елементів системи), об’єднаних на основі деякої ознаки, що надає си

Методи та приклади їх використання
  Розглянемо вантаж маси , який коливається на пружині жорсткості

Контрольні запитання
1. Що Ви розумієте під подібністю? 2. Що таке критерій подібності? 3. Які необхідні умови подібності двох систем? 4. Які достатні умови подібності двох систем? 5

МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ У ФОРМІ ПОЧАТКОВО-КРАЙОВИХ ЗАДАЧ
  4.1. Основні рівняння для моделей на компонентному рівні   Математичні моделі на компонентному рівні проектування для багать

Рівняння дифузії
(4.5) описує процеси поширення тепла або дифузії частинок у деякому середовищі, яке характеризуєт

Контрольні запитання
1. Які ДРЧП використовуються на компонентному рівні проектування? 2. Як визначається порядок ДРЧП? 3. Яке ДРЧП називається нелінійним? 4. Яке ДРЧП називається однорідним?

Список літератури
1. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования : учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / И. П. Норенков. – М. : Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. – 336 с. 2. Норенков И.

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