Моделирование в исследовании систем управления. Классификация моделей, используемых в исследовании систем управления
В современных исследованиях очень широко используются методы моделирования. Суть их заключается в том, что реальные объекты исследования, особенно если они недоступны или если нельзя вмешиваться в их функционирование, заменяются соответствующими моделями, пользуясь которыми можно провести эксперимент, изучать их поведение при изменениях параметров внешней и внутренней среды.
Модель - это копия реального объекта, обладающая его основными характеристиками и способная имитировать его поведение.
Особенностью модели является то, что она находится всегда в определенном отношении с реальным объектом. Это значит, что она до определенных пределов может замещать изучаемый объект. И пределы эти должны быть известны и учитываться в оперировании моделями. Модель - это всегда упрощенное отражение объекта. Очень часто необходимо намеренно упрощение действительности модели, чтобы выделить главное, "отсечь" его от второстепенного, случайного, преходящего. Можно использовать целую совокупность моделей одного и того же объекта, каждая из которых отличается степенью сложности и составом учитываемых характеристик.
Модель должна соответствовать некоторым требованиям:
. Достаточно полно отражать особенности и сущность исследуемого объекта, чтобы можно было замещать его при исследовании.
. Представлять объект в упрощенном виде, но с допустимой степенью простоты для данного вида и цели исследования.
. Давать возможность перехода от модельной информации к реальной. Это должно быть учтено в правилах построения модели.
В исследовании управления часто используются компьютерные модели. Они могут быть представлены в виде структуры системы управления, технологической схемы процесса управления, комплекса характеристик управления, факторов, влияющих на эффективность управления, структуры информации, взаимодействия функций управления и пр.
Использование подобных моделей может быть весьма эффективным в проведении исследования систем управления, однако следует иметь в виду, что методы исследования только в совокупности и комплексе дают ощутимый эффект и действительный результат. Моделирование наиболее эффективно тогда, когда исследователь имеет дело с хорошо структурированными проблемами, когда достаточно информации для оценки ситуаций и проблем, когда отработана методология работы с моделями.
Наиболее известными трудностями использования моделей в исследовании систем управления являются следующие: очень высокая стоимость, недостоверная исходная информация об объекте, чрезмерное упрощение характеристик, ошибки в методологии моделирования.
Модели, используемые в исследовании систем управления классифицируются по следующим признакам:
по целевому назначению;
по объекту моделирования;
по методу представления;
по методу построения;
по полноте отображения реальной действительности;
по объекту представления и т.д.
Самым общим является целевой подход, согласно которому все модели разбиваются на три класса: 1) модели описания; 2) модели интерпретации; 3) модели имитации.
В зависимости от объекта моделирования различают следующие модели: модели структуры органов управления; модели функций управления; модели принятия решений; информационные модели (модели процессов сбора, регистрации, передачи и обработки информации) и т.д.
По методу построения модели классифицируются на: индуктивные, дедуктивные, информационные и операционные.
По характеру использования моделей в исследовании управления все модели делятся на две группы: модели, характеризующие оргструктуру управления и модели, характеризующие процессы управления, отражающие систему управления в статике и динамике.