第二章仿真模型與建模方法論-wenkub
2022-08-29 13:00:19 本頁面
【正文】 輸 入 ω ( t ) 輸 出 y ( t )? 狀態(tài)結(jié)構(gòu)水平 ? 掌握系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)，總體結(jié)構(gòu)與內(nèi)部工作情況 ? 隨時間的推移，該描述可以使模型自動產(chǎn)生一種行為軌跡 ? 產(chǎn)生軌跡的基礎(chǔ)是 “ 狀態(tài)集 ” 及 “ 狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù) ”（計算未來狀態(tài)的規(guī)則） 輸 入 ω ( t ) 輸 出 y ( t )S ( t )δ λ分解結(jié)構(gòu)水平 ? 將系統(tǒng)描述為由許多子系統(tǒng)相互連接起來而構(gòu)成的一個整體 ? 每個子系統(tǒng)都給出了一個狀態(tài)結(jié)構(gòu)水平上的描述；并給出各子系統(tǒng)間的耦合描述 S1( t )S3( t )y ( t )S2( t )ω ( t )ω2( t )ω1( t )ω3( t )δ1δ2δ3λ1λ2λ3y1( t )y2( t )y3( t )三、基于計算機(jī)的建模方法學(xué) ? 經(jīng)典的建模與仿真 ? 面向物理系統(tǒng) ? 按仿真步驟順序進(jìn)行：定義 → 建模 → 仿真 ? 計算機(jī)的作用主要是使計算更快速、準(zhǔn)確 ? 缺乏對復(fù)雜系統(tǒng)的研究方法 ? 系統(tǒng)某部分難以用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型表述 ? 系統(tǒng)內(nèi)部有多個研究對象，且關(guān)系復(fù)雜，需要考慮模型的綜合利用 ? 軟系統(tǒng)特性 ? 復(fù)雜性：內(nèi)部關(guān)系復(fù)雜，系統(tǒng)具有多重性，通常存在病態(tài)結(jié)構(gòu)和定義 ? 不可分性：空間、時間上難以分割，難以定義系統(tǒng)的邊界和分隔物 ? 低可接受性：無合適的測量技術(shù)或代價太大，難以進(jìn)行實驗研究 ? 計算機(jī)除能進(jìn)行快速標(biāo)準(zhǔn)的邏輯與算術(shù)運(yùn)算外，還具有存儲數(shù)據(jù)與信息以及與用戶交互的能力，應(yīng)充分發(fā)揮作用 ? 研究基于計算機(jī)的建模理論的目標(biāo)：在交互式計算機(jī)的扶助下，使系統(tǒng)建模過程進(jìn)行得更加有效、現(xiàn)實和高速 ? 支持建模與仿真的計算機(jī)系統(tǒng)的基本功能 ? 能對已知事實及已有模型作恰當(dāng)?shù)拇鎯?，即能處理各種局部模型 ? 通過人機(jī)交互，對局部模型進(jìn)行繼承和綜合利用，形成完整的全局模型 ? 全局性建模的基本思路 ? 模型的描述 ? 靜態(tài)結(jié)構(gòu)：給出描繪系統(tǒng)現(xiàn)象的方式 ? 動態(tài)結(jié)構(gòu)：提供各種現(xiàn)象間變化的情況 ? 重視建模信息源 ? 存儲先驗信息，根據(jù)建模目標(biāo)，定義實驗框架 ? 組合和完整化模型的先驗知識 ? 對所有涉及的對象都建立相應(yīng)的庫 模型對象及其信息存儲 ? 變量及變量庫 ? 變量是描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，用來表示系統(tǒng)中有用的屬性，具有名字、范圍集、含義與單位 ? 一組變量可歸并成一個單獨的組合，用于分清變量定義之間的內(nèi)在依賴性，與基本算子聯(lián)合在一起還可構(gòu)造復(fù)雜的變量 ? 變量含義之間的內(nèi)在聯(lián)系稱為語義結(jié)構(gòu)。 ? 應(yīng)與特定的建模目標(biāo)聯(lián)系，即一個模型對某一目標(biāo)可以被確認(rèn)，而對另一目標(biāo)則可能是無效的。如銀行系統(tǒng)中顧客的隊列和服務(wù)設(shè)施構(gòu)成基本結(jié)構(gòu)，但隊列方式、設(shè)施數(shù)等應(yīng)在實際觀察的基礎(chǔ)上確認(rèn) ? 數(shù)據(jù)假設(shè) ? 包括對所有輸入數(shù)據(jù)的數(shù)值和概率分布所作的規(guī)定，應(yīng)與實際系統(tǒng)的運(yùn)行條件基本符合 ? 數(shù)據(jù)假設(shè)在收集實際系統(tǒng)可靠的運(yùn)行參數(shù)的基礎(chǔ)下，進(jìn)行必要的統(tǒng)計分析之后加以確定。常用兩種方法： ? 用擬合輸入數(shù)據(jù)的理論分布進(jìn)行模型確認(rèn) ? 利用歷史數(shù)據(jù)作仿真確認(rèn) ? 用擬合輸入數(shù)據(jù)的理論分布進(jìn)行模型確認(rèn) ? 利用人為產(chǎn)生的輸入數(shù)據(jù)，盡量使模型中所產(chǎn)生的事件模式與實際系統(tǒng)產(chǎn)生的事件模式相一致，并通過統(tǒng)計比較判斷模型與系統(tǒng)的一致性 ? 利用歷史數(shù)據(jù)作仿真確認(rèn) ? 利用實際系統(tǒng)的歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為模型的輸入?yún)?shù)，并驅(qū)動模型，再統(tǒng)計比較仿真結(jié)果與實際輸出 。對模型的確認(rèn)，最終表現(xiàn)在模型能否預(yù)計系統(tǒng)的基本性能，當(dāng)模型和實際系統(tǒng)都以同樣的輸入?yún)?shù)或輸入策略運(yùn)行時，應(yīng)具有相同的輸出響應(yīng)。模擬模型的確認(rèn)并不是在模型建立以后所作的點綴，建模和確認(rèn)在整個模擬研究過程中必須自始至終協(xié)同地進(jìn)行 ? 尚未有比較完整的理論和方法 ? Naylor和 Finger提出的 “ 三步法 ” ? 模型的專家評估確認(rèn) ? 檢驗?zāi)Ｐ偷募僭O(shè) ? 模型的輸出數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)的比較 ? 從直觀考察模型的有效性 ? 應(yīng)結(jié)合用戶需求或建模目標(biāo)，并通過實驗分析模型靈敏度等指標(biāo) ? 模型確認(rèn)的每一個步驟是使模型具有較好的外觀合理性。模型靜態(tài)結(jié)構(gòu)是實體結(jié)構(gòu)的抽取 ? 實體庫是變量庫結(jié)構(gòu)過渡到模型結(jié)構(gòu)的第二級結(jié)構(gòu)，
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