Глава 1. Основные понятия теории моделирования

Термин «модель» в русском языке имеет множество значений. Согласно словарю русского языка С.И. Ожегова, это слово может означать:

- образец какого-либо изделия (например,модель платья);

- уменьшенное воспроизведение какого-либо объекта (например, модель корабля);

- тип, марку, конструкцию (например, модель автомобиля);

- схему, описание какого-либо явления или физического объекта.

Последний тип моделей мы и будем рассматривать в нашем курсе.

Понятно, что исчерпывающе полной модель быть не может. Она всегда ограничена и должна лишь соответствовать целям моделирования, отражая ровно столько свойств исходного объекта и в такой полноте, сколько необходимо для конкретного исследования [1, 2].

Исходный объект может быть либо реальным, либо воображаемым. С воображаемыми объектами в инженерной практике мы имеем дело на ранних этапах проектирования технических систем.

Модель создается ради исследований, которые на реальном объекте проводить либо невозможно, либо дорого, либо просто неудобно. Можно выделить несколько целей, ради которых создаются модели и исследования, проводимые с их помощью.

• Модель как средство осмысленияпомогает выявить взаимозависимости переменных, характер их изменения во времени, найти существующие закономерности. При доставлении модели становится более понятной структура исследуемого объекта, вскрываются важные причинно-следственные связи. В процессе моделирования постепенно фоисходит разделение свойств исходного объекта на существенные и второстепенные, с точки зрения сформулированных требований к модели. Мы пытаемся найти в исходном объекте только те черты, которые имеют непосредственное отношение к интересующей нас стороне его функционирования. В определенном смысле научная деятельность сводится к построению и исследованию моделей.

• Модель как средство прогнозированияпозволяет предсказывать поведение объекта и управлять им, испытывая на модели различные варианты воздействия, поскольку экспериментировать с реальным объектом часто бывает либо физически невозможно, либо опасно, либо просто неудобно.

• Модель как средство оптимизации позволяет построенные модели использовать для нахождения оптимальных соотношений параметров, исследования особых (критических) режимов работы.

• Модель как средство обучения, например, в качестве тренажера при подготовке персонала к последующей работе в реальной обстановке или в качестве исследуемого объекта в виртуальной лаборатории. Модели, реализованные в виде программных модулей, применяются и как имитаторы объектов управления при стендовых испытаниях систем управления, и, на ранних стадиях проектирования, заменяют сами будущие аппаратно реализуемые системы управления.