Принципы моделирования. Создание информационных моделей. Переход от реальной задачи к информационной модели - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа

Главная

Программирование, компьютеры и кибернетика
Принципы моделирования. Создание информационных моделей. Переход от реальной задачи к информационной модели

Значение вербальных и знаковых информационных моделей для исследования объектов, процессов, явлений. Роль метода формализации в процессе создания компьютерной модели. Использование программы AutoCAD для трехмерного моделирования и визуализации объекта.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

По дисциплине "Основы программирования"
Понятие модели. Принципы моделирования. Создание информационных моделей. Переход от реальной задачи к информационной модели
· для определения и улучшения характеристик реальных объектов и процессов;
· для понимания сути явлений и выработки умения приспосабливаться или управлять ими;
· для конструирования новых объектов или модернизация старых. Моделирование помогает человеку принимать обоснованные и продуманные решения, предвидеть последствия своей деятельности.
Может возникнуть вопрос, почему бы не исследовать сам оригинал, зачем создавать его модель?
1) В реальном времени оригинал (прототип) может уже не существовать или его нет в действительности. Для моделирования время не помеха.
2) На основании известных фактов методом гипотез и аналогий можно построить модель событий или природных катаклизмов далекого прошлого. Так, к примеру, родились теории вымирания динозавров или гибели Атлантиды.
3) С помощью такого же метода можно заглянуть в будущее. Так, ученые-физики построили теоретическую модель "ядерной зимы", которая начнется на нашей планете в случае атомной войны. Такая модель - предостережение человечеству.
4) Оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Чтобы глубоко изучить какое-то конкретное, интересующее нас свойство, иногда полезно отказаться от менее существенных, вовсе не учитывая их.
5) Исследуемый объект либо очень велик (модель Солнечной системы), либо очень мал (модель атома),
6) Процесс протекает очень быстро (модель двигателя внутреннего сгорания) или очень медленно (геологические модели)
7) Исследование объекта может привести к его разрушению (модель самолета)
· Под моделью понимается физический или абстрактный объект, свойства которого в определенном смысле сходны со свойствами исследуемого объекта. При этом требования к модели определяются решаемой задачей и имеющимися средствами .
· Модель - упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.
· Модель - это, как правило, искусственно созданный объект в виде схемы, математических формул, физической конструкции, наборов данных и алгоритмов их обработки и т.п.
· Модель воспроизводит в специально оговоренном виде строение и свойства исследуемого объекта. Исследуемый объект, по отношению к которому изготавливается модель, называется оригиналом, образцом, прототипом.
· Модель - это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.
Существует ряд общих требований к моделям :
1. Адекватность - достаточно точное отображение свойств объекта;
2. Полнота - предоставление получателю всей необходимой информации об объекте;
3. Гибкость - возможность воспроизведения различных ситуаций во всем диапазоне изменения условий и параметров;
4. Трудоемкость разработки должна быть приемлемой для имеющегося времени и программных средств.
2. Учет в модели временного фактора (динамики);
1. Классификация по области использования Модели
· Учебные (Например, тренажеры, наглядные пособия, обучающие программы)
· Опытные модели - это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Их называют также натурными и используют для исследования объекта и прогнозирования его будущих характеристик (например, модели корабля, машины)
· Научно-технические модели - эти модели создают для исследования процессов и явлений (например, Синхрофазотрон, прибор, имитирующий разряд молнии).
· Игровые (например, деловые, военные, экономические, спортивные игры)
· Имитационные модели - не просто отражают реальность с той или иной степенью точности, а имитируют ее. Эксперимент либо многократно повторяется, чтобы изучить и оценить последствия каких-либо действий на реальную обстановку, либо проводится одновременно со многими другими похожими объектами, но поставленными в разные условия. Подобный метод выбора правильного решения называется методом проб и ошибок (например, новое лекарство испытывают на мышах, чтобы выявить побочные явления, уточнить дозировки).
2. Классификация с учетом фактора времени:
· Статическая модель - это одномоментный срез информации по объекту. (Например, обследование учащихся в стоматологической поликлинике дает картину состояния их ротовой полости на данный момент времени: число молочных и постоянных зубов, пломб, дефектов и т. п.)
· Динамическая модель позволяет увидеть изменения объекта во времени. (В примере с поликлиникой карточку школьника, отражающую изменения, происходящие с его зубами за многие годы, можно считать динамической моделью).
Как видно из примеров, один и тот же объект, возможно, изучать, применяя и статическую и динамическую модели.
3. Классификация моделей по отрасли знаний - это классификация по отрасли деятельности человека:
4. Классификация по способу представления
Материальные модели иначе можно назвать предметными, физическими. Они воспроизводят геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение.
Самые простые примеры материальных моделей - детские игрушки. По ним ребенок получает первое представление об окружающем мире. Двухлетний малыш играет с плюшевым медвежонком. Когда, спустя годы, ребенок увидит в зоопарке настоящего медведя, он без труда узнает его.
Материальные модели - это, к примеру, чучела птиц в кабинете биологии, карты при изучении истории и географии, схемы солнечной системы и звездного неба на уроках астрономии, макет многоступенчатой ракеты и многое другое.
Рисунок 1.материальная модель самолета
Информационные модели нельзя потрогать или увидеть воочию, они не имеют материального воплощения, потому что они строятся только на информации. В основе этого метода моделирования лежит информационный подход к изучению окружающей действительности.
Информационная модель - совокупность информации, характеризующая свойства и состояние объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.
Информационные модели в свою очередь делятся на вербальные и знаковые модели:
· Вербальная модель - информационная модель в мысленной или разговорной форме.
· Знаковая модель - информационная модель, выраженная специальными знаками, т. е. средствами любого формального языка.
· понять сущность изучаемого объекта
· научиться управлять объектом и определять наилучшие способы управления
· прогнозировать прямые или косвенные последствия
Математическое моделирование принято рассматривать как средство исследования процессов или явлений с помощью их математических моделей.
Под физическим моделированием понимается исследование объектов и явлений на физических моделях, когда изучаемый процесс воспроизводят с сохранением его физической природы или используют другое физическое явление, аналогичное изучаемому. При этом физические модели предполагают, как правило, реальное воплощение тех физических свойств оригинала, которые являются существенными в конкретной ситуации. Например, при проектировании нового самолета создается его макет, обладающий теми же аэродинамическими свойствами; при планировании застройки архитекторы изготавливают макет, отражающий пространственное расположение ее элементов. В связи с этим физическое моделирование называют также макетированием.
Полунатурное моделирование представляет собой исследование управляемых систем на моделирующих комплексах с включением в состав модели реальной аппаратуры. Наряду с реальной аппаратурой в замкнутую модель входят имитаторы воздействий и помех, математические модели внешней среды и процессов, для которых неизвестно достаточно точное математическое описание. Включение реальной аппаратуры или реальных систем в контур моделирования сложных процессов позволяет уменьшить априорную неопределенность и исследовать процессы, для которых нет точного математического описания. С помощью полунатурного моделирования исследования выполняются с учетом малых постоянных времени и нелинейностей, присущих реальной аппаратуре. При исследовании моделей с включением реальной аппаратуры используется понятие динамического моделирования, при исследовании сложных систем и явлений - эволюционного, имитационного и кибернетического моделирования.
Действительная польза от моделирования может быть получена только при соблюдении двух условий:
· Модель обеспечивает корректное (адекватное) отображение свойств оригинала, существенных с точки зрения исследуемой операции;
· Модель позволяет устранить перечисленные выше проблемы, присущие проведению исследований на реальных объектах.
· Вербальная модель - информационная модель в мысленной или разговорной форме.
Вербальные (от лат. "verbalize" - устный) модели - это модели, полученные в результате раздумий, умозаключений. Они могут так и остаться мысленными или быть выражены словесно. Примером такой модели может стать наше поведение при переходе улицы. Человек анализирует ситуацию на дороге (что показывает светофор, как далеко находятся машины, с какой скоростью они движутся и т. п.) и вырабатывает свою модель поведения. Если ситуация смоделирована правильно, то переход будет безопасным, если нет, то может произойти авария. К таким моделям можно отнести и идею, возникшую у изобретателя, и музыкальную тему, промелькнувшую в голове композитора, и рифму, прозвучавшую пока еще в сознании поэта.
· Знаковая модель - информационная модель, выраженная специальными знаками, т. е. средствами любого формального языка.
Знаковые модели окружают нас повсюду. Это рисунки, тексты, графики и схемы... Вербальные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ, родившийся в мозгу человека, может быть облечен в знаковую форму. И наоборот, знаковая модель помогает сформировать в сознании верный мысленный образ.
По форме представления можно выделить следующие виды информационных моделей:
геометрические модели - графические формы и объемные конструкции;
словесные модели - устные и письменные описания с использованием иллюстраций;
математические модели - математические формулы, отображающие связь различных параметров объекта или процесса;
структурные модели - схемы, графики, таблицы и т. п.;
логические модели - модели, в которых представлены различные варианты выбора действий на основе умозаключений и анализа условий;
специальные модели - ноты, химические формулы и т. п.;
компьютерные и некомпьютерные модели.
Компьютерные и некомпьютерные модели
Если модель выражена в абстрактной, умозрительной форме, то нужны некоторые знаковые системы, позволяющие описать ее - специальные языки, чертежи, схемы, графики, таблицы, алгоритмы, математические формулы и т. п. Здесь могут быть использованы два варианта инструментария: либо традиционный набор инженера или конструктора (карандаш, линейка), либо самый совершенный в наши дни прибор - компьютер.
Компьютерная модель - модель, реализованная средствами программной среды.
1) Первым этапом любого исследования является постановка задачи, которая определяется заданной целью.
Задача формулируется на обычном языке. По характеру постановки все задачи можно разделить на две основные группы. К первой группе можно отнести задачи, в которых требуется исследовать, как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него, "что будет, если?…". Вторая группа задач: какое надо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию, "как сделать, чтобы?..".
2) Второй этап - анализ объекта. Результат анализа объекта - выявление его составляющих (элементарных объектов) и определения связей между ними.
3) Третий этап - разработка информационной модели объекта. Построение модели должно быть связано с целью моделирования. Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные, свойства, которые соответствуют цели.
Все то, о чем говорилось выше - это формализация.
Формализация - это процесс выделения и перевода внутренней структуры объекта в определенную информационную структуру - форму.
Построив информационную модель, человек использует ее вместо объекта-оригинала для изучения свойств этого объекта, прогнозирования его поведения и пр. Прежде чем строить какое-то сложное сооружение, например мост, конструкторы делают его чертежи, проводят расчеты прочности, допустимых нагрузок. Таким образом, вместо реального моста они имеют дело с его модельным описанием в виде чертежей, математических формул.
Моделирование любой системы невозможно без предварительной формализации. По сути, формализация - это первый и очень важный этап процесса моделирования.
4) Анализ результатов моделирования (результат соответствует цели/результат не соответствует цели).
Каждый раз при решении конкретной задачи такая схема может подвергаться некоторым изменениям: какой-то блок может быть убран или усовершенствован. Все этапы определяются поставленной задачей и целями моделирования.
Рисунок 3.Модель кабинета, выполненная в программе 3D Studio MAX
Глава 2. Разработка программного продукта игра " Виселица "
На стартовом экране играющий видит приветствие, правила игры "Виселица" и список неиспользованных им букв. Требуется отгадать слово, количество букв в котором соответствует количеству черточек, показанных на экране. При ошибке количество очков уменьшается на 1 и программа строит один элемент виселицы. Изначально игроку дается 10 очков, и их текущее количество отображается на экране.
Игрок проиграл, если он потерял все очки, и на экране появились все элементы виселицы, в этом случае программа сообщит о поражении и выведет на экран слово, которое игрок не смог отгадать (рис.5).
Игрок выиграл, если слово отгадано до того, как построены все элементы виселицы (рис.6)
Понятие компьютерной и информационной модели. Задачи компьютерного моделирования. Дедуктивный и индуктивный принципы построения моделей, технология их построения. Этапы разработки и исследования моделей на компьютере. Метод имитационного моделирования. реферат [29,6 K], добавлен 23.03.2010
Формализация как важнейший этап моделирования. Методы описания и свойства моделей. Адекватность проекта целям моделирования. Основные принципы и значение формализации. Исследование на компьютере информационных моделей из различных предметных областей. презентация [1,2 M], добавлен 24.01.2011
Особенности метода создания экспериментальных моделей традиционного для классической и современной физиологии. Значение метода математического моделирования в физиологической кибернетике. Этапы разработки моделей эвристического типа за Н.М. Амосовым. презентация [508,3 K], добавлен 02.04.2011
Исследование метода математического моделирования чрезвычайной ситуации. Модели макрокинетики трансформации веществ и потоков энергии. Имитационное моделирование. Процесс построения математической модели. Структура моделирования происшествий в техносфере. реферат [240,5 K], добавлен 05.03.2017
Особенности и возможности программного обеспечения, необходимого для построения трехмерной модели (на примере вентиля - клапана). Ознакомление с инструментарием программного обеспечения профессионального трехмерного и двумерного моделирования AutoCAD. курсовая работа [3,4 M], добавлен 13.12.2020
Основные понятия теории моделирования. Виды и принципы моделирования. Создание и проведение исследований одной из моделей систем массового обслуживания (СМО) – модели D/D/2 в среде SimEvents, являющейся одним из компонентов системы MATLab+SimuLink. реферат [1,2 M], добавлен 02.05.2012
Основы классификации объектов, их типы и подходы к моделированию. Программные и технические средства, используемые в данном процессе. Этапы моделирования, их общее описание и значение: постановка задачи, разработка модели, компьютерный эксперимент. реферат [36,3 K], добавлен 23.12.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Принципы моделирования. Создание информационных моделей. Переход от реальной задачи к информационной модели курсовая работа. Программирование, компьютеры и кибернетика.
Контрольная Работа По Теме Гидросфера 6 Класс
Доклад по теме Нейропсихологическая информация
Сочинение Благородный Поступок
Реферат: Hamlet Hero Or Hoax Essay Research Paper
Реферат по теме Екологічні проблеми м. Кривий Ріг та Дніпропетровської області
Доклад по теме Заработная плата и доходы населения в России и развитых странах
статистическая информация
Белые Ночи Сочинение
Промышленные Здания Реферат
Сочинение На Тему Жестокость Огэ 9.3
Реферат по теме Алгоритм сжатия видео: рецепторы как кодировщики
Реферат по теме Антропоморфизм как основное средство создания комического в художественном дискурсе автобиографической повести Джарельда Даррелла 'My family and other animals'
Методы Диагностики Бронхиальной Астмы Реферат
Рецензия На Дипломную Работу Туризм
Реферат: Macbeth Macbeth A Tragic Hero Essay Research
Реферат На Тему Характеристика Климатической Системы Древней Земли
Сочинение На Тему Когда Чувства Затмевают Разум
Реферат: Луна
Реферат: Новое поколение выбирает здоровый образ жизни
Дипломная работа по теме Прогнозирование пассажирооборота автотранспортного предприятия
Вплив глобалізації на систему вищої освіти - Педагогика реферат
Органы исполнительной власти субъектов РФ - Государство и право курсовая работа
Ягужинский Павел Иванович - История и исторические личности сочинение