Материал: 1925

4.КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

4.1.Общая характеристика компьютерного моделирования. Классификация компьютерных моделей

Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем, к которым относятся строительные и дорожные машины. Предметом компьютерного моделирования применительно к техническим наукам могут быть сложные технические системы, конструкции машин, комплексов, оборудования, технологический процесс производства с большим количеством связей и операций процессов, системный анализ

комплектов. Необходимо отметить, что компьютерное моделирование

объектов при проведении сервисных работ по техническому обслуживанию, диагностированию и ремонтуИоборудования, машин и

экспериментальных исследований с последующим испытанием в реальных условиях готового опытного образца машины, оборудования, агрегата.

применимо для проведения большогоДколичества промежуточных

Компьютерные модели проще и удобнее исследовать в силу их

возможности проводить вычислительные эксперименты, в тех

моделей позволяет определить основные факторы, определяющие свойства изучаемого объекта-оригинала (или целого класса объектов), в частности, исследовать отклик моделируемой физической системы на изменения её параметров и начальных условий [28]. В настоящее время с помощью методов графического и компьютерного моделирования возможна разработка конструкций деталей, узлов, агрегатов машин, металлоконструкций, их 3D-моделей. Системы автоматизации систем проектирования и роботизации технологических процессов уже невозможно представить без применения компьютерных технологий. Компьютерное моделирование является основой современных измерительных и регистрирующих комплексов, применяемых как в виде встроенных,

87

так и самостоятельных систем для экспериментальных и диагностических исследований техники.

Компьютерное моделирование – процесс создания и исследования моделей с помощью компьютера.

Компьютерная модель – это модель, реализованная средствами программной среды (рис. 4.1).

Рис. 4.1.иКомпьютернаябмодель трактора РТ-М-160

Компьютерное моделирование дает возможность:

• расширить круг исследовательских объектов: становится возможным изучать неповторяющиеся явления, явления прошлого и будущего, объекты, которые не воспроизводятся в реальных условиях;

• визуализировать объекты любой природы, в том числе и

•получать разные характеристики объекта в числовом или графическом виде;

•находить оптимальную конструкцию объекта, не изготовляя его пробных экземпляров;

•проводить эксперименты без риска негативных последствий для здоровья человека или окружающей среды.

Выделяют следующие виды моделирования:

1. Физическое моделирование. Так как компьютер может быть

представлен как часть экспериментальной установки или тренажера, то он воспринимает внешние сигналы, осуществляет соответствующие расчеты и выдает сигналы, управляющие различными манипуляторами.

2. Динамическое или численное моделирование предполагает численное решение системы алгебраических и дифференциальных

на ЭВМ с требуемой точностью. Имитационное моделирование предусматривает формальное описание логики функционирования исследуемой системы с течением времени, которое учитывает

исследования поведения экономических, биологических, социальных и иных систем, обучающих программ и анимаций. Например, модель технологического процесса, некоторой отрасли производства и т.д.

4. Статистическое моделирование используется для изучения стохастических систем и состоит в многократном проведении

вычислительных сетей, различных динамических систем, на которые воздействуют случайные факторы. Статистические модели применяются при решении вероятностных задач, а также при обработке больших массивов данных (интерполяция, экстраполяция, регрессия, корреляция, расчет параметров распределения и т. д.). Они отличаются от детерминированных моделей, использование которых предполагает численное решение систем алгебраических или дифференциальных уравнений либо замену изучаемого объекта детерминированным автоматом.

5.Информационное моделирование заключается в создании информационной модели, то есть совокупности специальным образом организованных данных (знаков, сигналов), отражающих наиболее

существенные стороны исследуемого объекта. Различают наглядные, графические, анимационные, текстовые, табличныеИинформационные модели. К ним относятся всевозможные схемы, графы, графики, таблицы, диаграммы, рисунки, анимацииД, выполненные на ЭВМ, в том числе цифровая карта звездного неба, компьютерная модель земной поверхности и т.д.

6.Моделирование знанийАпредполагает построение системыб

доказательства теорем, математических преобразований, построения роботов, использования естественного языка для общения с ЭВМ.

В процессе создания компьютерной модели полезно разработать удобный интерфейс, который позволит визуализировать формальную модель, а также реализовать интерактивный диалог человека с компьютером на этапе исследования модели.

Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:

1)построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;

2)построение компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, систем управления базами данных (СУБД) и др.).

90