Правила построения машинных моделей.

Правило 1. Правило сопоставление точности и сложности модели. Характеризует компромисс между ожидаемой точностью и достоверностью результатов моделирования и сложностью модели системы S с точки
зрения ее машинной реализации.

Правило 2. Правило соразмерности погрешностей моделирования системы S и ее описания. Представляет, по сути:

• «баланс точностей», определяемый соответствием систематической погрешности моделирования из-за неадекватности модели М описанию системы S с погрешностью в задании описания вследствие неопределенности исходных данных;
• взаимным соответствием точностей блоков модели;
• соответствием систематической погрешности моделирования на ЭВМ и случайной погрешности представления результатов моделирования.

Правило 3. Правила достаточности набора элементов модели М — типовых процедур моделирования и оптимизации в математическом и программном обеспечении моделирования. Практическая реализация правил 1 и 2 возможна лишь при наличии гибкой системы, позволяющей создать достаточное разнообразие вариантов модели, т. е. необходимо выполнение Правила 3.

Правило 4. Правило наглядности модели для исследователя и пользователя, выполнение которого дает возможность исследователю и пользователю (заказчику) оперировать с привычными представлениями об объекте моделирования, что позволяет избежать многих ошибок и упрощает трактовку полученных результатов.

Правило 5. Правило реализации блочного представления модели
, в соответствии с которым надо выделять блоки, удобные для автономного моделирования (на ЭВМ, АВМ и ГВК), и
блоки, допускающие исследования натурными методами, принимать решение о существенности или несущественности каждого
блока для задачи исследования характеристик данной системы S c
целью сохранения структуры описания в пределах этого блока, замены ее упрощенным описанием или удаления блока из модели.

Правило 6. Правило, которое определяет целесообразность использования набора частных условных подмоделей, предназначенных для анализа характеристик процесса функционирования системы S в конкретных условиях и дающих возможность судить о системе в целом по совокупности частных показателей, полученных на условных подмоделях, построенных с учетом особенностей планирования машинных экспериментов.

Способы реализации машинных моделей.

Способ 8. Способ минимального обмена информацией между блоками машинной модели. Разбиение на блоки с
точки зрения дальнейшей реализации модели целесообразно проводить, по возможности минимизируя число связей между блоками модели.

Способ 9. Способ упрощения
модели М по критериям интерпретации. П ри решении вопроса о допустимости удаления
блоков из модели целесообразно использовать данный способ, т. е. несущественными считаются те блоки, которые мало влияют на критерий
интерпретации результатов моделирования и в силу этого могут
быть удалены из модели, в том числе и в процессе моделирования
системы.

Способ 10. Способ удаления блоков с модификацией критерия. Способы удаления блоков различаются в зависимости от
характера их взаимодействия с оставшейся частью системы. Удаляя оконечные блоки, составляющие описание взаимодействия
системы S c внешней средой Е, необходимо учесть это при формировании критерия интерпретации результатов моделирования.

Способ 11. Способ замены зависимых воздействий независимыми. Рассмотривая способ замены блока, осуществляющего воздействие на исследуемую часть системы S. Такой блок не является автономным и его нельзя заменить одним эквивалентным, не зависимым от исследуемой части системы. Но в ряде случаев удается указать диапазон изменения переменных, т е. функционирование исследуемой части системы можно изучать путем многократного моделирования (по числу воздействий) при различных значениях переменных внутри заданного интервала.

Способ 12. Способ выбора эквивалента входных воздействий. При реализации модели М системы S необходимо решить путем сопоставления вопрос о выборе эквивалента входных воздействий, т.е.:

• упрощение замкнутого контура, образуемого входным блоком и исследуемой частью системы без разрыва обратной связи;
• построение вероятностного эквивалента на основе предварительного его исследования (частичного моделирования);
• замена входного блока наихудшим воздействием по отношению к исследуемой части системы.

Для блоков, реализующих
структурное разделение машинной модели на непересекающиеся
части, можно использовать и временное разделение на блоки
(условные подмодели), которые отражают различные этапы или
режимы функционирования системы S, т. е. в этом случае в них
могут входить пересекающиеся части системы.

В ряде случаев выделение условных подмоделей позволяет добиться упрощений при
реализации машинной модели М, сузить разброс результатов моделирования и тем самым сократить требуемое количество прогонов. Обобщённую схему условных подмоделей, можно сформулировать на основе Правила 6.

Способ 13. Способ проверки точности на
условных моделях. Позволяет при специализации полной модели системы в
отдельных случаях проверить точность ее упрощенного блочного
представления. Условные подмодели строятся независимо друг от друга, что позволяет ускорить исследование, выполняя параллельные машинные эксперименты со всеми подмоделями, например на нескольких ЭВМ. Динамика моделирования системы S может быть определена
как движение в некотором подпространстве моделей {М}. Причем
при исследовании систем движение идет в сторону усложнения
модели.

Способ 14. Способ проверки точности по сходимости
результатов, т. е. проверки точности результатов моделирования, получаемых на моделях возрастающей сложности.
Этот способ позволяет двигаться «снизу-вверх» в подпространстве
моделей {М} от упрошенной модели, заведомо реализуемой на
ЭВМ, в сторону ее развития и усложнения в пределах ограничений
вычислительных ресурсов. В таком «движении» в подпространстве
моделей {М} следует остановиться, когда различие моделей становится незначительным. Эти особенности и реализуются способом
15.

Способ 15. Способ сравнения моделей различной сложности.

Рассмотренные эвристические правила и способы моделирования задают общую схему построения и реализации модели системы S, но не определяют конкретные решения для каждого этапа машинного моделирования. Даже при работе с конкретным программно-техническим обеспечением для исследования определенного класса систем, например в виде пакета прикладных программ моделирования, необходимо предварительно решить ряд задач формализации объекта моделирования, планирования машинных экспериментов.