mô hình hóa chuong 3

MÔ HÌNH HÓA • Nội dung – C1: Vai trò mô hình hóa hệ thống – C2: Khái niệm mô hình hóa hệ thống – C3: Phương pháp mô – C4: Mô hệ thống liên tục – C5: Mô hình hóa hệ ngẫu nhiên – C6: Mô hệ thống hàng đợi – Ứng dụng Matlab Simulink mô hệ thống điều khiển tự động CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.1.Khái niệm chung - Từ MH toán học hệ thống thực  tìm thông tin hệ thống thực nhiều phương pháp: PP Giải tích – PP Số + PP Giải tích: áp dụng cho MH tương đối đơn giản + PP số (PP mô phỏng): áp dụng cho hệ thống lớn, cấu trúc phức tạp… - Tức xây dựng mô hình dạng mô hình số (Numerical model) hay mô hình thể chương trình máy tính - Người ta mô hình hóa thân hệ thống S với mối quan hệ nội S đồng thời mô hình hóa môi trường làm việc E hệ thống mối quan hệ S – E - Khi xây dựng thành công mô hình số hệ thống ta tiếp tục “Thực nghiệm” mô hình nhiều lần kết đánh giá theo xác suất CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.2.Bản chất phương pháp mô - Mô trình xây dựng mô hình toán học hệ thống thực  tiến hành tính toán thực nghiệm mô hình để mô tả, giải thích dự đoán hành vi hệ thống thực - Phương pháp mô có đặc điểm: *Mô hình phải có tính đồng với hệ thống thực, nhiên mô hình phải có tính thực dụng, thuận tiện cho người sử dụng *Mô hình phải có khả làm thực nghiệm mô hình tức chương trình máy tính xây dựng lên phải chạy để xác định thông tin hệ thực *Mô hình phải có khả dự đoán hành vi hệ thực tức mô tả phát triển hệ thực theo thời gian CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.2.Bản chất phương pháp mô - Ứng dụng PP mô phỏng: * Phân tích thiết kế hệ thống sản xuất, lập kế hoạch sản xuất * Đánh giá phần cứng phần mềm hệ thống máy tính * Quản lý xác định sách mua sắm, phân phối hàng hóa hệ thống kho vận, vật tư, nguyên liệu * Trong quân xây dựng mô hình phòng thủ, công kỹ chiến thuật chiến đấu * Trong giao thông xây dựng mô hình mô mạng lưới giao thông tìm toán tối ưu vận chuyển * Phân tích thiết kế hệ thống thông tin liên lạc * Phân tích thiết kế hệ thống phục vụ công cộng bưu điện, nhà hàng, khách sạn, siêu thị, bệnh viện * Phân tích, đánh giá hệ thống tài chính… CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.2.Bản chất phương pháp mô - Ứng dụng PP mô giai đoạn: + Giai đoạn nghiên cứu: PP mô ứng dụng nhằm khảo sát hệ thống trước tiến hành thiết kế nhằm xác định độ nhạy hệ thống thay đổi cấu trúc tham số hệ thống + Giai đoạn thiết kế: PP mô áp dụng giai đoạn để phân tích tổng hợp phương án thiết kế để chọn phương án phù hợp so với tiêu + Giai đoạn vận hành hệ thống: Khi PP mô giúp cho tìm thông số vận hành tối ưu CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG Hiệu chỉnh Kết luận hệ thực Mô hình mô Thử ngiệm Hệ thống thực Mô hình hóa Xử lý kết Kết mô Hình 3.1 Quá trình nghiên cứu PP mô 3.3.Các bước nghiên cứu mô Mục tiêu mô 2.Thu thập liệu – Xác định MH nguyên lý Hợp thức mô hình nguyên lý Xây dựng mô hình mô Chạy thử Kiểm chứng mô hình mô Lập kế hoạch thử nghiệm Thực nghiệm mô Xử lý kết mô 10 Sử dụng lưu trữ kết mô CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.4.Ưu nhược điểm phương pháp mô a) Ưu điểm - Có khả nghiên cứu hệ thống lớn, phức tạp, phi tuyến, ngẫu nhiên mà pp giải tích không giải - Có thể đánh giá đặc tính hệ thống hệ thống chưa tồn trình nghiên cứu thiết kế - Có thể đánh giá, so sánh phương án khác hệ thống - Có thể nghiên cứu nhanh chóng với hệ thống thực diễn khoảng thời gian dài CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.4.Ưu nhược điểm phương pháp mô b) Nhược điểm - PP mô đòi hỏi công cụ máy tính phần mềm phù hợp - Kết mà PP tạo có khối lượng lớn liệu có tính thống kê xác suất, đòi hỏi cần có nhiều chuyên gia thành thạo phân tích, xử lý số liệu CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.5.So sánh phương pháp mô với phương pháp giải tích Mô hình hệ thống PP Giải tích PP Mô Lời giải tổng quát xác Lời giải số bước đánh giá theo xác suất Mô hình giải sử dụng pp gần Mô hình giải mà không cần sử dụng pp gần Đưa kết cuối hệ thống mô tả phương trình giải Đưa kết cuối chuỗi số Khi phải phân tích số liệu 10 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.6.Ngôn ngữ thiết bị mô a) Ngôn ngữ mô Ngôn ngữ mô thường ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng như: Pascal, Fortran, C, VB, VC… Tuy nhiên để tiết kiệm thời gian thuận tiện người ta dùng ngôn ngữ mô chuyên dụng Matlab, Simscript… số nguyên nhân: - Thời gian xây dựng mô hình ngắn - Dễ dàng thay đổi cấu trúc thông số mô hình - Dễ gỡ rối sửa sai - KQ mô cung cấp cho người dùng dạng thuận tiện 11 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.6.Ngôn ngữ thiết bị mô b) Thiết bị mô * Là phần mềm chuyên dụng mô hệ thống cụ thể * Thiết bị mô không đòi hỏi phải lập trình ngôn ngữ mô trên, chúng dùng để huấn luyện nhanh cho người vận hành: VD huấn luyện lái máy bay, tàu thủy hay nhà máy xi măng, điện… * Do thiết bị mô phần mềm viết áp dụng cho đối tượng cụ thể Do loại thường có giá thành đắt, sử dụng cho hệ thống quan trọng 12 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.7.Các phương pháp mô Tùy thuộc vào trạng thái hệ thống thay đổi liên tục hay gián đoạn mà ta có pp PP mô liên tục pp mô gián đoạn a) PP Mô liên tục(Continuous Simulation) Được dùng cho hệ liên tục mà mô hình biểu diễn phương trình vi phân - Nếu pt vi phân đơn giản ta dùng pp giải tích để tìm kết tổng quát giá trị biến trạng thái thời điểm t = - Nếu pt vi phân phức tạp phải dùng pp số pp tích phân Runge – Kutta để giải lấy KQ biến trạng thái thời điểm t = 13 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.7.Các phương pháp mô b) PP Mô gián đoạn(Discrete Event Simulation) Được dùng cho hệ gián đoạn Trong hệ kiện xảy thời điểm gián đoạn làm thay đổi trạng thái hệ thống c) Ngoài hai pp tồn số pp mô khác như: PP mô liên tục – gián đoạn (Combined Discrete – Continuous Simulation) hay pp Monte – Carlo Simulation) 14 [...]... PHÁP MÔ PHỎNG 3. 6.Ngôn ngữ và thiết bị mô phỏng a) Ngôn ngữ mô phỏng Ngôn ngữ mô phỏng thường là các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng như: Pascal, Fortran, C, VB, VC… Tuy nhiên để tiết kiệm thời gian cũng như thuận tiện người ta dùng ngay các ngôn ngữ mô phỏng chuyên dụng như Matlab, Simscript… do một số nguyên nhân: - Thời gian xây dựng mô hình ngắn - Dễ dàng thay đổi cấu trúc và thông số của mô hình. .. đổi cấu trúc và thông số của mô hình - Dễ gỡ rối và sửa sai - KQ mô phỏng cung cấp cho người dùng dưới dạng thuận tiện nhất 11 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3. 6.Ngôn ngữ và thiết bị mô phỏng b) Thiết bị mô phỏng * Là một phần mềm chuyên dụng mô phỏng một hệ thống cụ thể * Thiết bị mô phỏng không đòi hỏi phải lập trình như ngôn ngữ mô phỏng ở trên, chúng được dùng để huấn luyện nhanh cho người vận... điện… * Do thiết bị mô phỏng là phần mềm được viết ra chỉ áp dụng cho một đối tượng cụ thể Do đó loại này thường có giá thành rất đắt, chỉ sử dụng cho các hệ thống quan trọng 12 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3. 7.Các phương pháp mô phỏng Tùy thuộc vào trạng thái của hệ thống thay đổi liên tục hay gián đoạn mà ta có 2 pp cơ bản là PP mô phỏng liên tục và pp mô phỏng gián đoạn a) PP Mô phỏng liên tục(Continuous... tục mà mô hình của nó được biểu diễn bằng các phương trình vi phân - Nếu pt vi phân đơn giản ta có thể dùng pp giải tích để tìm được kết quả tổng quát là giá trị của biến trạng thái tại thời điểm t = 0 - Nếu pt vi phân phức tạp chúng ta phải dùng pp số như pp tích phân Runge – Kutta để giải và lấy KQ của biến trạng thái tại thời điểm t = 0 13 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3. 7.Các phương pháp mô phỏng... t = 0 13 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3. 7.Các phương pháp mô phỏng b) PP Mô phỏng gián đoạn(Discrete Event Simulation) Được dùng cho hệ gián đoạn Trong những hệ này sự kiện xảy ra tại các thời điểm gián đoạn và làm thay đổi trạng thái của hệ thống c) Ngoài hai pp cơ bản trên còn tồn tại một số pp mô phỏng khác như: PP mô phỏng liên tục – gián đoạn (Combined Discrete – Continuous Simulation) hay