 |
IV.Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере.
|
|
|
|
Урок 3.
I.Информационные модели управления объектами
В процессе функционирования сложных систем (биологических, технических и пр.), входящие в них объекты постоянно обмениваются информацией. Для поддержания своей жизнедеятельности любой живой организм постоянно получает информацию из внешнего мира с помощью органов чувств, обрабатывает ее и управляет своим поведением (например, перемещаясь в пространстве, избегает опасности).
В любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух объектов – управляющего и управляемого, которые соединены каналами прямой и обратной связи. По каналу прямой связи передаются управляющие сигналы, а по каналу обратной связи – информация о состоянии управляемого объекта.
II.Разомкнутые системы управления. Если в процессе управления не учитывается состояние управляемого объекта и обеспечивается управление только по прямому каналу (от управляющего объекта к управляемому), то такие системы называются разомкнутыми. Информационную модель разомкнутой системы управления можно наглядно представить с помощью следующей схемы:
Управляющий канал управления Управляемый
объект объект
В качестве примера разомкнутой системы управления можно рассмотреть процесс записи информации на гибкий диск, в котором управляющий объект Дисковод изменяет состояние управляемого объекта Дискета. При записи информации на дискету не требуется точной точности установки магнитной головки, и можно не учитывать возможные механические деформации носителя, поэтому дисковод просто перемещает магнитную головку вдоль радиуса дискеты на определенное расстояние.
III.Замкнутые системы управления. В замкнутых системах управляющий объект по прямому каналу управления производит необходимые действия над объектом управления, а по каналу обратной связи получает информацию о состоянии объекта, его реальных параметрах. Это позволяет осуществлять управление с гораздо большей точностью. Информационную модель замкнутой системы управления можно представить наглядно с помощью следующей схемы:
|
|
|
Управляющий канал управления Управляемый
объект канал обратной связи объект
Примером использования замкнутой системы управления является процесс записи на жесткие диски, при которой требуется особая точность установки магнитных головок и необходимо учитывать механические деформации магнитного носителя. Поэтому система управления магнитными головками винчестера (управляющий объект) по каналу обратной связи постоянно получает информацию о положении магнитных головок и состоянии дорожек диска, а по каналу прямой связи выставляет магнитные головки с большой точностью.
IV.Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере.
Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере можно разделить на несколько основных этапов:
1) На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные с точки зрения целей проводимого исследования параметры объекта, а несущественными – пренебрегает. Это так называемый этап постановки задачи, когда определяется, какие величины (данные) фигурируют в задаче, которые из них являются исходными (даны, известны), а какие – искомыми (неизвестными), определяется тип этих величин.
2) На втором этапе создается формализованная модель, т.е. описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка – строится математическая модель. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями объектов.
|
|
|
3) На третье этапе необходимо формализованную модель преобразовать в компьютерную модель, т.е. выразить ее на понятном для компьютера языке (построение программы на каком-либо языке программирования или модели с использованием электронных таблиц, систем управления базами данных).
4) Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если модель существует в виде программы, то нужно произвести ее исполнение на компьютере, если модель исследуется в электронных таблицах и пр., то можно провести сортировку, построить диаграмму, графики и т.д.
5) Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели, если на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности.
ВНИМАНИЕ
Д/З. 1) Построить модель генеалогического древа вашей семьи (с помощью графов).
2) Привести свои примеры разомкнутой и замкнутой систем управления.
3) С помощью графов сделать классификацию моделей.
4) Построить описательную, формализованную и компьютерную модель решения
задачи:
I вариант: По заданным сторонам прямоугольника найти его диагональ,
периметр и площадь.
II вариант: По заданным сторонам треугольника найти его периметр и
площадь.
III вариант: По заданной стороне квадрата найти его диагональ, периметр и
площадь.
|
|
|
