Триада модель алгоритм программа

Современная жизнедеятельность человека не возможна без информационно-измерительных и управляющих систем, обеспечивающих решение таких задач как:

· мониторинг экологического состояния окружающей среды;

· дистанционное зондирование Земли;

· обеспечение производства и воспроизводства;

· обеспечение требуемой эффективности и качества военной и гражданской техники;

· обеспечение безопасности во всех сферах деятельности.

В этой связи под информационно-измерительной и управляющей системой будем понимать любую техническую систему, которая осуществляет сбор и анализ поступающей на её вход информации, параметрические измерения и вырабатывает управляющие воздействия.

Создание высокоточных и надежных информационно-измерительных и управляющих систем (ИУС) является многоэтапным и многофакторным процессом. Следует отметить, что научно-технические проблемы, возникающие при этом, требуют необходимости проведения большого объема теоретических и экспериментальных исследований, проектирования, производства и испытаний, максимально обеспечивающих создание ИУС, отвечающих реальным условиям их эксплуатации, что приводит к значительным срокам разработки. Основная трудность при проектировании ИУС заключается в том, что теоретически подобные системы являются симбиозом ряда областей наук, таких как физика, специальные разделы математики, теория систем, теория информации, физическая и прикладная оптика, теория управления, теория измерений и другие.

Математические модели. Стохастические модели

Выход из создавшегося положения лежит в области разработки методов и средств систем автоматизированного проектирования (САПР) в совокупности с проведением всех видов проводимых работ, позволяющих обеспечить принятие приемлемого решения с последующей его оптимизацией на каждом из этапов создания ИУС. Для достижения функциональной и параметрической оптимальности используются мощные компьютерные системы с развитым функциональным и общесистемным математическим обеспечением высокого уровня.

В настоящее время при разработке сложных систем особенно широкое применение находят методы и средства математического моделирования, которые по сравнению с методами натурного и полунатурного моделирования обладают явными преимуществами в плане ресурсных и временных затрат. Сущность методологии математического моделирования состоит в замене исходного объекта его «образом» — математической моделью и дальнейшем изучении этой модели с помощью реализуемых на компьютерах вычислительно-логических алгоритмов. Такой подход сочетает в себе достоинства как теории, так и эксперимента, поскольку предоставляет возможность относительно быстро и без существенных финансовых затрат исследовать свойства и поведение технической системы в любых теоретически реализуемых ситуаций вычислительной техникой. Вычислительные (компьютерные, симуляционные, имитационные) эксперименты с моделями объектов позволяют изучить, предсказать и скорректировать его свойства.

Прямой натурный эксперимент с объектом, как правило, продолжителен и дорог, а зачастую либо опасен, либо попросту невозможен, так как возможно, что этот объект существует в «единственном экземпляре» и цена ошибки и просчетов в обращении с ним недопустимо высока. Поэтому математическое моделирование является неизбежной составляющей научно-технического прогресса.

Построение математической модели

Моделирование технической системы (объекта) представляет собой имитацию поведения её с использованием поведения другой системы, называемой имитатором либо в виде активируемых подсистем, либо в виде математических соотношений. Имитатор является упрощенной моделью реальной системы, но выполненный с возможностью изменения своих параметров, как на уровне подсистем, так и системы в целом. Целью проведения моделирования технической системы (ТС) является получение предварительных оценок её параметров, что позволяет существенно сократить трудозатраты как по поиску проектных решений, так и по аттестации реальной ТС. Основными требованиями, предъявляемыми при использовании методов математического моделирования, являются требования адекватности реальных и моделируемых процессов, причем степень ее зависит от вида решаемых задач, а также возможностей вычислительной техники (ВТ) и алгоритмического обеспечения.

Читайте также:

Как пользоваться программой eobd facile

Математическая модель исследуется теоретическими методами, что позволяет получать предварительную информацию о свойствах и параметрах объекта.

Сама постановка вопроса о математическом моделировании ТС порождает создание плана действий, который условно можно разбить на три этапа: модель — алгоритм — программа (триада моделирования, см. рис.1).

На первом этапе создается «эквивалент» объекта, отражающий в математической форме важнейшие его свойства – законы, которым он подчиняется; связи, присущие составляющим его частям и элементам.

На втором этапе разрабатывается компьютерно-ориентированый алгоритм реализации модели на компьютере, при этом определяется последовательность вычислительных и логических операций, которые нужно произвести, чтобы найти искомые величины с заданной точностью. Выбранный компьютерно-ориентированый алгоритм (КОА) не должен искажать основные свойства модели, а, следовательно, и исходного объекта.

На третьем этапе создаётся программное обеспечение, «переводящее» модель и алгоритм на доступный компьютеру язык, т.е. можно считать, что программное обеспечение является «электронным» эквивалентом исследуемого объекта. Тем самым триада «модель-алгоритм-программа» сначала отлаживается и тестируется в «пробных» вычислительных экспериментах, а после того как адекватностьтриады исходному объекту определена, начинается процесс моделирования. Тем не менее, следует отметить, что математическое моделирование возможно при обеспечении:

четкой формулировки основных понятий, предположений и соотношений;
априорной информации;
апостериорного анализа адекватности используемых моделей;
гарантированной точности вычислительных алгоритмов;
разграничение математических и «житейских» определений.

Различным аспектам математического моделирования посвящено немало работ. Известно, что исследования сложных систем возможно с помощью двух типов математических моделей – это аналитические и имитационные. В дальнейшем мы определим понятие «математическая модель».

Основными требованиями, предъявляемыми при использовании методов математического моделирования, являются требования адекватности реальных и моделируемых процессов, причем степень ее зависит от вида решаемых задач, а также возможностей ЭВМ и алгоритмического обеспечения. Формализованная математическая модель функционирования системы, как правило, охватывает только основные, существенные закономерности, оставляя в стороне второстепенные, не подлежащие исследованию факторы.

Аналитические модели позволяют произвести наиболее полное исследование только в том случае, если получены явные аналитические зависимости, связывающие в полной мере «вход-выход» системы при известных начальных условиях, что возможно для сравнительно не сложных (простых) систем. Для сложных же систем, в которых явления в них происходящие многопараметрические и многообразные, что именно и имеет место в частности в ИУС, аналитическое моделирование не обеспечивает эффективных результатов, т.е. применяемые математические модели, с помощью которых нельзя заранее вычислить или предсказать поведения реальной системы. В этом случае для предсказания поведения необходим эксперимент, т.е. имитация на модели, а соответственно необходимо применить имитационное моделирование при заданных исходных данных, являющееся более универсальным инструментом исследования, возможности которого значительно расширены.

Модель – алгоритм — программа» — методологический принцип решения задач на компьютере

Моделирование алгоритмизация программирование

Чтобы компьютер приступил к каким-либо исследованиям или к рутинной обработке информации, необходимо чётко поставить задачу (разработать модель), определить исходные данные, форму представления результатов. Далее надо создать алгоритм решения задачи и программу, которая будет понята компьютером. Возникает классическая для информатики триада:

модель ® алгоритм ® программа

Исследование каких-либо явлений, процессов, объектов путем построения и изучения их моделей называется моделированием.

Модель – это формализованное описание объекта, процесса или явления, выраженное математическими соотношениями, набором чисел и текстов, графиками, таблицами, словесными формулами и т. п.

Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью.

1.1 Виды моделей

Все модели можно разбить на 2 класса:

– Предметные (материальные)

– Информационные

Глобус, макет здания, модели кристаллических решеток и др. — являются материальными моделями.

Информационная модель – это совокупность знаковой информации, характеризующая свойства и состояние объекта, процесса или явления.

К информационным моделям можно отнести чертежи, схемы, графики, алгоритмы, математические соотношения (формулы, системы уравнений и т.п.)

1.2 Типы информационных моделей

По отражению систем объектов с различными структурами, информационные модели делятся на 3 типа:

— Табличные информационные модели содержат перечень однотипных объектов.

— Иерархические информационные модели содержат объекты, распределенные по уровням.

— Сетевые информационные модели применяются для систем со сложной структурой.

§2. Алгоритмизация

Далее разработанная модель исследуемого процесса или явления должна превратиться в алгоритм.

Алгоритм – это строгая последовательность четких действий, описывающая процесс преобразования объекта из начального состояния в конечное, записанная с помощью понятных исполнителю команд.

Модель – алгоритм — программа» — методологический принцип решения задач на компьютере

Моделирование алгоритмизация программирование

Напиши программу которая в последовательности натуральных чисел определяет количество чисел кратных

Составьте блок схему и программу вычисления значения функции вариант 3

Как записать музыку на сд диск в формате сд программа

Какая нужна программа на телефон чтобы скачивать музыку на телефон

Если не хватает места на диске с для установки программы

Задачи по ознакомлению с формой и геометрическими фигурами в программе радуга

Как расширение имени файла связано с форматом файла и программой обработки

Что программа 12111 переводит число 50 в число 20 определите значение b