Обобщенные модели (А-схемы)

Обобщенный подход базируется на понятии агрегативной системы (от англ, aggregate system), представляющей собой формальную схему общего вида, которую будем называть А-схемой. Этот подход позволяет описывать пове­дение непрерывных и дискретных, детерминированных и стохасти­ческих систем

Комплексное реше­ние проблем, возникающих в процессе создания и машинной ре­ализации модели, возможно лишь в случае, если моделирующие системы имеют в своей основе единую формальную математичес­кую схему, т. е. А-схему. А-схема должна выпол­нять несколько функций:

- являться адекватным математическим описанием объекта моделирования;

- позволять в упрощенном варианте (для част­ных случаев) проводить аналитические исследования.

Представленные требования несколько противоречи­вы, но в рамках обобщенного подхода на основе А-схем удается найти между ними компромисс.

При агрегативном подходе первоначально дается формальное определение объекта моделирования — агрегативной системы. При агрега­тивном описании сложный объект (система) разбивается на конеч­ное число частей (подсистем), сохраняя при этом связи, обеспечива­ющие их взаимодействие. В случае сложной организации полученных подсистем, подсистемы декомпозируются до уровней в которых они могут быть удобно математически описаны. В ре­зультате сложная система представляется в ви­де многоуровневой конструкции из взаимосвязанных элементов, объединенных в подсистемы различных уровней.

Элементом А-схемы является агрегат. Связь между агрегатами (внутри системы S и с внешней средой E) осуществляет­ся с помощью оператора сопряжения R. Агрегат может рассматриваться как А-схема, т. е. может разбиваться на элементы (агрегаты) следующего уровня.

Характеристиками агрегата являются множества мо­ментов времени Т, входных X и выходных Y сигналов, состояний Z в каждый момент времени t.

Пусть переход агрегата из состояния z(t₁) в состо­яние происходит за малый интервал времени dz. Переходы из состояния z(t₁) в z(t₂) определяются внутренними параметрами агрегата входными сигналами .

В начальный момент времени t₀ состояния z имеют значения, равные z°, т. е. z°=z(t₀), которые задаются законом распределения L [z(t₀)]. Пусть изменение состояния агрегата при вход­ном сигнале х_п описывается случайным оператором V. Тогда для момента времени при поступлениивходного сигнала х_n состояние определяется как

Если на интервале времени (t_n, t_n+i) нет поступления сигналов, то для состояние агрегата определяется случайным оператором U , можно записать

Так как на оператор U не накладываются ни какие ограничения, то допустимы скачки состояний dz в моменты времени, не являющимися моментами поступления входных сигналов x.

Момен­ты скачков dz называются особыми моментами времени t_s, состояния z(t_s) — особыми состояниями А-схемы. Для описания скачков состояний dz в особые моменты времени t_s используется случайный оператор W, которыйпредставляет собой частный слу­чай оператора U

На множестве состояний Z выделяется такое подмножество Z^(Y), что если z (t_d) достигает Z^(Y), то это состояние является моментом выдачи выходного сигнала. Выходной сигнал можно описать оператором выходов

Агрегатомбудем понимать любой объект, который описывается следующим образом

.