Основные этапы моделирования.

Прежде всего уточним понятие модели системы.

Определение: модель системы - это такое ее представление, которое состоит из определенного количества организованной информации о ней и построено с целью ее изучения.

Поскольку существует очень много вопросов об изучаемой системе, которые можно задать, может быть сконструирован целый ряд различных моделей. Все эти модели представляют одну и ту же систему, но рассматривают ее с различных точек зрения и имеют различные цели, либо различную степень детализации. Нельзя считать, что одна модель хуже другой, если они удовлетворяют
поставленным требованиям, т.к. при их разработке ставились различные цели.

Работы по моделированию системы обычно начинаются с постановки (идентификации) некоторой проблемы (задачи) или хотя бы с предположения о ее существовании. Виды деятельности, составляющие вместе работу по моделированию, могут быть сгруппированы в ряд этапов. Основные этапы моделирования:

1 - идентификация проблемы.

2 - формулировка целей работы.

3 - разработка и решение модели.

4 - калибровка и контроль модели.

5 - интерпретация результатов моделирования.

На первом этапе возникает необходимость проведения работ по моделированию. Эти работы всегда ограничены по времени и не требуют обязательного существования исследуемой системы.

На втором этапе формулируются цели работы. Спи должны быть определены как можно яснее прежде, чем будет сделано что-либо еще. Эти цели должны служить ориентиром для исследователя на протяжении всех этапов работы. Повторения могут рассматриваться как компоненты итерационные процедуры, лежащей в основе научного метода познания: формулируется некоторая гипотеза, затем она проверяется. Если результат не удовлетворяет исследователя или заказчика, то цикл работ повторяется.

На третьем этапе осуществляется разработка модели системы в соответствии о поставленное целью, проектирование модели и ее исполнение для получения результатов моделирования. Как уже отмечалось, чем детальнее и точнее определены цели моделирования, тем выше вероятность успеха. Обычно нецелесообразно и дорого создавать модель, способную ответить на вое вопросы о поведении вагона. Это практически эквивалентно отсутствию цели вообще. Однако, сферу применения модели часто делают несколько шире, чем того требуют первоначальные цели работы. Это связано с тем, что очень трудно или невозможно предсказать ход дальнейших работ.

На четвертом этапе выполняется калибровка модели, Модель, поведение которой слишком сильно отличается от поведения изучаемой системы, является практически бесполезной. Точность модели, определяемая разностями между ее характеристиками и характеристиками системы, задает допустимое различие между ними. Если точность модели неудовлетворительна, модель должна быть изменена, а процесс проверки повторен. Эта операция называется калибровкой. Процедура калибровки заканчивается, как только точность модели окажется удовлетворительной.

На пятом этапе осуществляется интерпретация результатов моделирования. При этом не следует забывать, что результаты часто бывают ошибочными. Наиболее распространенными источниками ошибок моделирования являются: неточности, внесенные при формулировке модели системы или рабочей нагрузки; логические ошибки; недостаточная точность вычислений, связанная с ошибками численных методов и т.д. Легко упустить некоторые, даже существенные, летали при работе со сложными задачами, возникающими при моделировании статического и динамического поведения вагона. Поэтому исследователь никогда не должен принимать результаты моделирования как заведомо верные и основывать на них ответственные решения. В любом случае никогда не помешает осторожное отношение к результатам моделирования. Для повышения уверенности в принимаемых решениях необходимо, по возможности, прибегать к помощи экспертов, имеющих большой опыт в вагоностроении для проверки разумности полученных результатов, применять альтернативные методы получения тех же данных, проводить сравнения о результатами предыдущих работ по моделированию аналогичных систем, а также проводить сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований.

ЛЕКЦИЯ № 4 Математическое моделирование в системах автоматизи­рованного проектирования (САПР) вагонов