Основные этапы моделирования

В процессе разработки модели радиотехнического объекта можно условно выделить такие этапы, как концептуальный, математический и программный, на каждом из которых создается соответствующая модель.

Концептуальная или содержательная модель – это словесное описание моделируемой системы, ее состав и структура, свойства входящих в нее элементов и причинно-следственные связи в системе. Разработка концептуальной модели требует достаточно глубокого изучения моделируемой системы, так как надо обосновать не только то, что должно войти в модель, но и то, что может быть отброшено без существенных искажений результатов мо­делирования.

Основная проблема при создании модели заключается в определении компромисса между простотой модели и её адекватностью исследуемой системе. Поэтому разработчик модели, руководствуясь своими знаниями системы и опытом, должен принять решение об исключении какого-либо элемента или явления из модели с достаточно полной уверенностью в том, что это не внесет существенных погрешностей в результаты моделирования. Процесс создания концептуальной модели, очевидно, никогда не может быть полностью формализован.

При разработке концептуальной модели необходимо выбрать уровень ее детализации. Понятно, что любая система представляет собой совокупность элементов, на которые ее можно расчленить. С другой стороны, каждый элемент системы может быть разделен на составляющие его части и т.д. Таким образом, может быть построена иерархическая последовательность моделей, каждая из которых отображает состояние этого технического объекта на различных уровнях детализации.

Концептуальная модель и количественные исходные данные служат основой для разработки математической модели. Создание математической модели преследует две основные цели:

- дать формализованное описание структуры, состояния и функционирования технической системы для однозначности их понимания;

- представить процесс функционирования технической системы в виде, допускающем его аналитическое исследование.

Проверка адекватности модели реальной технической системе заключается в анализе ее соразмерности с исследуемой системой, а также анализе ошибок в концептуальной или математической моделях. Устранение таких ошибок приводит к разработке новой модели. Локальные изменения связаны с уточнением некоторых параметров или алгоритмов. Они выполняются, например, путем замены модели компонентов системы и внешних воздействий на эквивалентные, но более точные модели. Локальные изменения требуют частичного изменения математической модели, но могут привести к необходимости разработки новой программной модели. Для уменьшения вероятности таких изменений рекомендуется сразу разрабатывать модель с большей степенью детализации, чем это необходимо для достижения цели моделирования.

К параметрическим относятся изменения некоторых специальных параметров, называемых калибровочными. Для обеспечения возможности повышения адекватности модели путем параметрических изменений следует заранее выявить калибровочные параметры и предусмотреть простые способы варьирования ими. Это проще всего сделать путем использования интервалов данных.

Стратегия корректировки модели должна быть направлена на первоочередное введение глобальных изменений, затем – локальных и, наконец, параметрических изменений. Завершается этап проверки адекватности и корректировки модели определением и фиксацией области пригодности модели. Под областью пригодности понимается множество условий, при соблюдении которых точность результатов моделирования находится в допустимых пределах.