Cỏc định nghĩa được trỡnh bày sau đõy được dẫn theo tài liệu tiếng Việt [12], trong đú cú tham chiếu với tài liệu tiếng Anh [34]:
- Đối tượng là tất cả những sự vật, sự kiện mà hoạt động của con người cú liờn quan tới và cần nghiờn cứu nú
- Hệ thống là tập hợp cỏc đối tượng (con người, mỏy múc), sự kiện mà giữa chỳng cú những mối quan hệ nhất định
Đõy là một định nghĩa tương đối đơn giản, về sau cú thể mở rộng tựy thuộc vào mục đớch nghiờn cứu và hệ thống cụ thể
- Trạng thỏi của hệ thống là tập hợp cỏc tham số, biến số dựng để mụ tả hệ thống tại một thời điểm và trong điều kiện nhất định
- Mụ hỡnh là một sơ đồ phản ỏnh đối tượng hoặc hệ thống Con người dựng sơ đồ đú để nghiờn cứu, thực nghiệm nhằm tỡm ra quy luật hoạt động của đối tượng hoặc hệ thống Hay núi một cỏch khỏc, mụ hỡnh là đối tượng thay thế của đối tượng gốc (đối tượng thực tế) để nghiờn cứu về đối tượng gốc
- Mụ hỡnh húa là thay thế đối tượng gốc bằng một mụ hỡnh nhằm thu nhận cỏc thụng tin quan trọng về đối tượng bằng cỏch tiến hành cỏc thực nghiệm, tớnh toỏn trờn mụ hỡnh Lý thuyết xõy dựng mụ hỡnh và nghiờn cứu mụ hỡnh để hiểu biết về đối tượng gốc gọi là lý thuyết mụ hỡnh húa
Mụ hỡnh húa là một phương phỏp khoa học để nghiờn cứu đối tượng Nếu cỏc quỏ trỡnh xảy ra trong mụ hỡnh đồng nhất (theo cỏc chỉ tiờu định trước) với cỏc quỏ trỡnh xảy ra trong đối tượng gốc thỡ người ta núi rằng mụ hỡnh đồng nhất với đối tượng Lỳc này người ta cú thể tiến hành cỏc thực nghiệm trờn mụ hỡnh để thu nhận thụng tin về đối tượng
3 2 2 Cỏc loại mụ hỡnh
Mụ hỡnh được chia làm hai nhúm chớnh [12]: mụ hỡnh vật lý và mụ hỡnh toỏn học hay cũn gọi là mụ hỡnh trừu tượng Từ hai nhúm chớnh đú lại cú thể chia ra thành cỏc loại mụ hỡnh cụ thể hơn
- Mụ hỡnh vật lý là mụ hỡnh được cấu tạo bởi cỏc phần tử vật lý Cỏc thuộc tớnh
của đối tượng được phản ỏnh bằng cỏc định luật vật lý xảy ra trong mụ hỡnh Nhúm mụ hỡnh vật lý được chia thành mụ hỡnh thu nhỏ và mụ hỡnh tương tự
- Mụ hỡnh toỏn học thuộc loại mụ hỡnh trừu tượng Cỏc thuộc tớnh được phản
ỏnh bằng cỏc biểu thức, phương trỡnh toỏn học Mụ hỡnh toỏn học được chia thành mụ hỡnh giải tớch và mụ hỡnh số
+ Mụ hỡnh giải tớch được xõy dựng bởi cỏc biểu thức giải tớch Ưu điểm của loại mụ hỡnh là cho ta kết quả rừ ràng, tổng quỏt Nhược điểm của mụ hỡnh giải tớch là thường phải chấp nhận một số giả thiết đơn giản húa để cú thể biểu diễn đối tượng thực bằng cỏc biểu thức giải tớch, vỡ vậy loại mụ hỡnh này chủ yếu được dựng cho cỏc hệ tiền định và tuyến tớnh (như đó được dựng trong chương 2 của luận ỏn)
+ Mụ hỡnh số được xõy dựng theo phương phỏp số tức là bằng cỏc chương trỡnh chạy trờn mỏy tớnh số Ngày nay, nhờ sự phỏt triển của kỹ thuật mỏy tớnh và cụng nghệ thụng tin, người ta đó xõy dựng được cỏc mụ hỡnh số cú thể mụ phỏng được quỏ trỡnh hoạt động của đối tượng thực Những mụ hỡnh loại này được gọi là mụ hỡnh mụ phỏng (Simulation) Ưu điểm của mụ hỡnh mụ phỏng là cú thể mụ tả cỏc yếu tố ngẫu nhiờn và tớnh phi tuyến của đối tượng thực, do đú mụ hỡnh càng gần với đối tượng thực Ngày nay, mụ hỡnh mụ phỏng được ứng dụng rất rộng rói
3 2 3 Phương phỏp mụ phỏng
3 2 3 1 Định nghĩa và bản chất của phương phỏp mụ phỏng
Bờn cạnh định nghĩa về mụ phỏng của Shannon như được nờu trong mục 1 4 2 2, cũn cú những định nghĩa của cỏc tỏc giả khỏc mà trong đú, nhấn mạnh về một khớa cạnh nào đú của phương phỏp Trong luận ỏn này sử dụng phương phỏp mụ phỏng số, tức phương phỏp mụ phỏng dựa trờn mỏy tớnh Do vậy, ở đõy đưa ra định nghĩa hẹp về mụ phỏng như sau [12, 85]: “Mụ phỏng là quỏ trỡnh xõy dựng mụ hỡnh toỏn học của
hệ thống thực và sau đú tiến hành tớnh toỏn thực nghiệm trờn mụ hỡnh để mụ tả, giải thớch và dự đoỏn hành vi của hệ thống thực”
Như thế, bản chất của phương phỏp mụ phỏng là xõy dựng một mụ hỡnh số (Model Numerically), tức mụ hỡnh được thể hiện bằng cỏc chương trỡnh mỏy tớnh, sau
đú tiến hành cỏc “thực nghiệm” trờn mụ hỡnh để tỡm ra cỏc đặc tớnh của hệ thống được mụ phỏng Số lần “thực nghiệm” (cũn gọi là “bước mụ phỏng”) về lý thuyết được tăng lờn vụ cựng lớn, nhưng trong thực tế số “bước mụ phỏng” là hữu hạn nhưng phải đủ lớn và phụ thuộc vào yờu cầu của độ chớnh xỏc
3 2 3 2 Cỏc phương phỏp mụ phỏng
Tựy theo trạng thỏi của hệ thống thay đổi liờn tục hay giỏn đoạn theo thời gian mà người ta phõn biệt thành hệ thống liờn tục hay giỏn đoạn Việc phõn biệt mụ hỡnh liờn tục hay giỏn đoạn trở nờn quan trọng khi tiến hành mụ phỏng, đặc biệt là khi lập trỡnh trờn mỏy tớnh để thực hiện việc mụ phỏng bởi kỹ thuật tớnh dựng cho cỏc loại mụ hỡnh sẽ rất khỏc nhau Cú hai phương phỏp mụ phỏng chủ yếu là mụ phỏng liờn
tục và mụ phỏng sự kiện rời rạc (hay mụ phỏng giỏn đoạn) [12, 34]
- Phương phỏp mụ phỏng liờn tục (Continuous Simulation) thường được dựng cho hệ liờn tục mà mụ hỡnh của nú là mụ hỡnh giải tớch thường được biểu diễn bằng cỏc hệ phương trỡnh vi phõn
- Phương phỏp mụ phỏng sự kiện rời rạc (Discrete-Event Simulation) thường được dựng cho hệ giỏn đoạn Trong những hệ này, sự kiện xảy ra tại cỏc thời điểm giỏn đoạn và làm thay đổi trạng thỏi của hệ thống
Cỏc hệ thống hoặc quỏ trỡnh động liờn quan đến thời gian trụi qua Tại bất kỳ thời điểm nào, hệ thống được đặc trưng bởi trạng thỏi của nú Trong mụ phỏng sự kiện rời rạc, giả định rằng trạng thỏi của một hệ thống thay đổi ngay lập tức tại cỏc thời điểm cụ thể được đỏnh dấu bằng cỏc sự kiện Hầu hết cỏc quỏ trỡnh xõy dựng cú thể được mụ hỡnh húa hiệu quả bằng cỏch sử dụng mụ phỏng sự kiện rời rạc [61]
Mụ phỏng sự kiện rời rạc cú thể được thực hiện trờn mỏy tớnh thụng qua việc sử dụng cỏc ngụn ngữ lập trỡnh đa năng, hoặc thụng qua cỏc ngụn ngữ lập trỡnh hoặc cỏc cụng cụ được thiết kế đặc biệt cho mụ phỏng Đõy là phương phỏp sẽ được lựa chọn ỏp dụng trong luận ỏn này