Курсовая с практикой на тему Динамические модели

Содержание:

Введение 3
Глава 1. Преимущества и недостатки динамических моделей 6
1.1 Понятие динамической модели, ее виды 6
1.2 Анализ преимуществ и недостатков динамических моделей 9
Глава 2. Примеры динамических моделей 13
2.1 Моделирование работы морского порта 13
2.2 Модель игры «Найди слово» 16
2.3 Модель «Хищник-жертва» 18
Глава 3. Реализация динамических моделей на ЭВМ 24
3.1 Особенности реализации динамических моделей на ЭВМ 24
3.2 Решение на ЭВМ задачи о работе морского порта 29
3.3 Решение на ЭВМ игры «Найди слово» 31
Заключение 34
Список использованных источников 36

Введение:

Стремительное развитие области информационных технологий и ее преобразующая роль в управлении общественными процессами сделали область информационных технологий катализатором управленческого прогресса.
В России в последнее время активно предпринимаются шаги, направленные на превращение страны в современное высокотехнологичное государство. Мировая практика принятия сложных управленческих решений в различных экономических, социальных, политических, технических, военных и иных системах перешла на принципиально новый уровень методологической и инструментальной поддержки, когда те или иные варианты решений должны быть предварительно апробированы не на реальных объектах и людях, а на их аналогах, т. е. на моделях.
В этой связи осуществление экономических, технических, политических решений или новаций требует предварительных оценок финишных результатов при помощи системного анализа и имитационного моделирования (ИМ) .
Имитационное моделирование представляет собой численный метод проведения на ЭВМ вычислительных экспериментов с математическими моделями, имитирующими поведение реальных объектов, процессов и систем во времени в течение заданного периода. При этом функционирование системы разбивается на элементарные явления, подсистемы и модули. Функционирование этих элементарных явлений, подсистем и модулей описывается набором алгоритмов, которые имитируют элементарные явления с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени .
Задачи имитационного моделирования могут быть классифицированы в зависимости от присутствия в них фактора времени.
Так, по данному критерию все имитационные задачи могут быть поделены на статические и динамические.
В статических моделях система представляется неизменной во времени. Такие модели удобны, когда нужно описать структуру системы, то есть из каких объектов она состоит, как эти объекты связаны друг с другом и каковы свойства этих объектов. Примеры статических моделей: карта местности, схема персонального компьютера, перечень планет Солнечной системы с указанием их массы.
Динамические модели содержат информацию о поведении системы и ее составных частей. Для описания поведения обычно используются записанные в виде формул, схем или компьютерных программ соотношения, позволяющие вычислить параметры системы и ее объектов, как функции времени.
Примеры динамических моделей: набор формул небесной механики, описывающий движение планет Солнечной системы; график изменения температуры в помещении в течение суток; видеозапись извержения вулкана .
Следует отметить, что в исследованиях наиболее часто используются динамические модели, так как позволяют изучать объект в процессе его изменения или движения. Этим объясняется актуальность темы данного исследования.
Целью курсовой работы является анализ преимуществ и недостатков динамических моделей.
Объектом исследования курсовой работы являются динамические модели.
Предметом исследования курсовой работы являются преимущества и недостатки динамических моделей.
В соответствии с поставленной целью, курсовая работа имеет следующие задачи:
- дать понятие динамической модели, указать ее виды;
- провести анализ преимуществ и недостатков динамических моделей;
- привести примеры динамических моделей:
а) моделирование работы морского порта;
б) моделирования игры «Найди слово»;
в) модель «Хищник-жертва»;
- выявить особенности реализации динамических моделей на ЭВМ;
- продемонстрировать численное решение моделей о работе морского порта и игры «Найди слово»;
- сформулировать выводы.
При написании курсовой работы использовались следующие научные методы: обобщение, анализ, уточнение.
Курсовая работа состоит из трех глав.
Первая глава носит теоретический характер и посвящена анализу преимуществ и недостатков динамических моделей. В частности, сначала дано определение динамической модели, рассмотрена ее классификация по виду получаемого результата. Далее выявлены и обоснованы преимущества и недостатки динамических моделей.
Вторая глава носит практический характер. В ней описаны три динамические модели: модель, которая не имеет математической формализации; модель, которая имеет математическую формализацию, но не может быть решена, в большинстве случаев, аналитически; модель, которая имеет математическую формализацию и ее решение может быть найдено аналитически.
Третья глава носит аналитический характер. В частности, в ней рассматриваются особенности реализации динамических моделей на ЭВМ, этапы численного решения моделей.

Заключение:

Под динамической моделью понимается теоретическая конструкция, которая описывает динамику состояний объекта (фактор времени). Помимо, динамики модель включает в себя описание этапов процессов или диаграмму их состояний.
Выделяют два подхода к построению динамических моделей:
- оптимизационный подход, заключающийся в выборе оптимальной траектории развития объекта из множества возможных его состояний;
- описательный подход, заключающийся в нахождении, так называемой, равновесной траектории развития, под которой понимается уравновешенное, сбалансированное развития объекта.
Учитывая определение динамической модели, основной ее классификацией является условное деление всех задач по критерию представления результатов моделирования: физические, математические, аналоговые, экономические.
К основным преимуществам динамических моделей относятся:
- стоимость;
- наличие временного фактора;
- повторяемость;
- точность;
- наглядность;
- универсальность.
К основным недостаткам динамических моделей следует отнести:
- отсутствие гарантии ответа на все вопросы;
- отсутствие гарантии, что модель показывает истинное развитие какого-либо объекта;
- сложность моделей;
- отсутствие стандартов на процесс моделирования.
Вторая глава курсовой работы посвящена описанию примеров динамических моделей. Не все динамические модели могут иметь математическую формализацию, это и было продемонстрировано на примере модели работы морского порта, где описание процесса дается в виде схемы и по известным математическим формулам вычисляются значения показателей модели в какой-то определенный момент времени, но нет понимания, как ведет себя модель в промежутке времени.
Вторым примером динамических моделей является модель игры «Найди слово». В данном случае, модель уже имеет некоторые зависимости, выраженные в математической форме, однако, модель также не может быть решена аналитически, так как рекомендуемый для решения метод перебора значений, существенное увеличивается затраты времени на решение задачи.
Третьим примером динамической модели является модель «Хищник-Жертва». Это наиболее известная динамическая модель, которая математически формализована, а также ее решение может быть найдено аналитическим способом.
Подводя итога курсовой работы, можно сделать вывод, что, несмотря на то, что численное решение динамических моделей не может дать 100%-го ответа на вопрос: так ли ведет себя объект в реальности, как и в модели? Однако, сделать некоторые выводы о поведении объекта все-таки можно и это является большим преимуществом в тех ситуациях, когда информация о возможных последствиях того или иного движения объекта полностью отсутствует.

Фрагмент текста работы:

Глава 1. Преимущества и недостатки динамических моделей

1.1 Понятие динамической модели, ее виды

Под динамической моделью понимается теоретическая конструкция, которая описывает динамику состояний объекта (фактор времени). Помимо, динамики модель включает в себя описание этапов процессов или диаграмму их состояний .
Считается, что наиболее часть динамические модели применяются в общественных науках, например, социологии, так как она имеет дело с динамическими системами, под которыми могут подразумеваться различные явления социально-экономического характера. Например, миграция населения, рассматриваемого как динамическая система.
Однако, динамические модели применимы в других направлениях образования – естественном и техническом.
Выделяют два подхода к построению динамических моделей :
- оптимизационный подход, заключающийся в выборе оптимальной траектории развития объекта из множества возможных его состояний;
- описательный подход, заключающийся в нахождении, так называемой, равновесной траектории развития, под которой понимается уравновешенное, сбалансированное развития объекта.
Учитывая определение динамической модели, основной ее классификацией является условное деление всех задач по критерию представления результатов моделирования.
Опишем основные, наиболее популярные, сферы применения динамических моделей.
Физические модели .
Данные модели посвящены моделирования физических объектов и явлений. Им свойственно то, что объект моделирования выглядит как моделируемая целостность. Поясним это.
К одной из наиболее известных физических динамических моделей относится физическая модель копии самолета, уменьшенная, но в которой соблюдены все пропорции.