Në fazën e dytë të modelimit - fazën e algoritmit të modelit dhe zbatimin e tij në makinë - modeli matematik i formuar në fazën e parë mishërohet në një model specifik makine. Kjo fazë është një fazë e veprimtarisë praktike që synon zbatimin e ideve dhe skemave matematikore në formën e një modeli makinerik të procesit të funksionimit të sistemit S. Përpara se të shqyrtojmë nënhapat e algorithmizimit dhe zbatimit të makinës së modelit, le të ndalemi mbi parimet bazë të ndërtimit të algoritmeve të modelimit dhe format e paraqitjes së tyre.
Parimet e ndërtimit të algoritmeve të modelimit.
Procesi i funksionimit të sistemit S mund të konsiderohet si një ndryshim sekuencial i gjendjeve të tij në hapësirën -dimensionale. Natyrisht, detyra e modelimit të procesit të funksionimit të sistemit S në studim është ndërtimi i funksioneve mbi bazën e të cilave është e mundur të llogariten karakteristikat e procesit të funksionimit të sistemit të interesit. Për këtë, duhet të ketë marrëdhënie që lidhin funksionet me variablat, parametrat dhe kohën, si dhe kushtet fillestare në momentin e kohës.
Le të shqyrtojmë procesin e funksionimit të një sistemi të caktuar determinist në të cilin nuk ka faktorë të rastësishëm, d.m.th., vektori i gjendjeve të një sistemi të tillë mund të përcaktohet nga (2.3) si. Pastaj gjendja e procesit në momentin e kohës
mund të përcaktohet pa mëdyshje nga relacionet e modelit matematik nga kushtet e njohura fillestare. Kjo ju lejon të ndërtoni një algoritëm modelimi për procesin e funksionimit të sistemit. Për ta bërë këtë, ne i transformojmë raportet e modelit në një formë të tillë për ta bërë të përshtatshëm llogaritjen sipas vlerave, ku organizojmë një numërues të kohës së sistemit, i cili në momentin fillestar tregon kohën. Për këtë moment, shtoni intervalin kohor, atëherë numëruesi do të tregojë Llogaritni vlerat Më pas kaloni në momentin e kohës Nëse hapi është mjaft i vogël, atëherë në këtë mënyrë mund të merrni vlera të përafërta
Le të shqyrtojmë procesin e funksionimit të një sistemi stokastik, d.m.th., një sistemi që ndikohet nga faktorë të rastësishëm, d.m.th., vektori i gjendjeve përcaktohet nga relacioni (2.3). Për një sistem të tillë, funksioni i gjendjeve të procesit në momentin kohor, marrëdhëniet e modelit përcaktojnë vetëm shpërndarjen e probabilitetit për momentin kohor. Në rastin e përgjithshëm, kushtet fillestare mund të jenë gjithashtu të rastësishme, të dhëna nga shpërndarja përkatëse e probabilitetit. Në këtë rast, struktura e algoritmit të modelimit për sistemet stokastike mbetet në thelb e njëjtë. Vetëm në vend të gjendjes tani është e nevojshme të llogaritet shpërndarja e probabilitetit për gjendjet e mundshme. Lëreni numëruesin e kohës së sistemit të tregojë kohën. Në përputhje me shpërndarjen e probabilitetit të dhënë, zgjidhet Më tej, duke u nisur nga shpërndarja, fitohet një gjendje derisa të ndërtohet një nga implementimet e mundshme të një procesi shumëdimensional të rastësishëm në një interval kohor të caktuar.
Parimi i konsideruar i ndërtimit të algoritmeve të modelimit quhet parimi. Ky është parimi më universal që mundëson përcaktimin e gjendjeve vijuese të procesit të funksionimit të sistemit S në intervale të caktuara kohore.
Kur merren parasysh proceset e funksionimit të disa sistemeve, mund të zbulohet se ato karakterizohen nga dy lloje gjendjesh: 1) të veçanta, të natyrshme në procesin e funksionimit të sistemit vetëm në disa momente kohore (momentet e mbërritjes së hyrjes ose kontrollit veprimet, shqetësimet e mjedisit të jashtëm etj.) pjesën tjetër të kohës. Gjendjet e veçanta karakterizohen gjithashtu nga fakti se funksionet e gjendjeve në këto momente kohore ndryshojnë befas, dhe ndërmjet gjendjeve të veçanta ndryshimi i koordinatave ndodh pa probleme dhe vazhdimisht ose nuk ndodh fare.
gjendjet në ato momente kohore kur ndodhin këto gjendje, është e mundur të merret informacioni i nevojshëm për ndërtimin e funksioneve.Natyrisht, për tipin e përshkruar të sistemeve, algoritmet e modelimit mund të ndërtohen sipas "parimit të gjendjeve speciale". Le të përcaktojmë një ndryshim të gjendjes si kërcim (rele) si dhe "parimin e gjendjeve speciale" - si parim
Për shembull, për një sistem në radhë (-scheme), gjendjet mund të zgjidhen si gjendje të veçanta në momentet kur kërkesat për shërbim mbërrijnë në serverin P dhe në momentet kur përfundon shërbimi i kërkesave nga kanalet K, kur gjendja e sistemi, i vlerësuar nga numri i pretendimeve në të, ndryshon papritur.
Vini re se karakteristikat e procesit të funksionimit të sistemeve të tilla me gjendje të veçanta vlerësohen nga informacioni për gjendjet speciale, dhe gjendjet jo të veçanta nuk merren parasysh në simulim. "Parimi bën të mundur që një numër sistemesh të ulin ndjeshëm koston e kohës së kompjuterit për zbatimin e algoritmeve të modelimit në krahasim me parimin" sistemet S. Për të studiuar procesin e funksionimit të sistemeve të mëdha, është racionale të përdoret parimi i kombinuar i ndërtimit të algoritmeve të modelimit, i cili kombinon avantazhet e secilit prej parimeve të konsideruara.
Format e paraqitjes së algoritmeve të modelimit.
Një formë e përshtatshme e paraqitjes së strukturës logjike të modeleve të proceseve të funksionimit të sistemeve dhe programeve të makinerive është një diagram. Në faza të ndryshme të modelimit, hartohen diagrame logjike të përgjithësuara dhe të detajuara të algoritmeve të modelimit, si dhe diagramet e programit.
Skema e përgjithësuar (e zmadhuar) e algoritmit të modelimit përcakton procedurën e përgjithshme për modelimin e sistemit pa ndonjë detaj specifik. Diagrami i përgjithësuar tregon se çfarë duhet bërë në hapin tjetër të simulimit, për shembull, drejtohuni te gjeneratori i numrave të rastësishëm.
Diagrami i detajuar i algoritmit të modelimit përmban përmirësime që mungojnë në diagramin e përgjithësuar. Diagrami i detajuar tregon jo vetëm se çfarë duhet bërë në hapin tjetër të modelimit të sistemit, por edhe si ta bëjmë atë.
Diagrami logjik i algoritmit të modelimit është struktura logjike e modelit të procesit të funksionimit të sistemit S. Diagrami logjik tregon sekuencën e veprimeve logjike të renditura në kohë, të shoqëruara me zgjidhjen e problemit të modelimit.
Diagrami i programit tregon rendin e zbatimit të softuerit të algoritmit të modelimit duke përdorur softuer specifik. Diagrami i programit është një interpretim i diagramit logjik të algoritmit të modelimit nga zhvilluesi i programit bazuar në një gjuhë specifike algoritmike. Dallimi midis këtyre skemave është se skema logjike pasqyron strukturën logjike të modelit të procesit të funksionimit të sistemit, dhe skema e programit - logjika e zbatimit të makinës së modelit duke përdorur mjete specifike të modelimit të softuerit dhe harduerit.
Skema logjike e algoritmit dhe skema e programit mund të ekzekutohen si në formë të zmadhuar ashtu edhe në formë të detajuar. Për të vizatuar këto diagrame, një grup simbolesh të përcaktuara nga GOST 19.701 - 90 (ISO 5807 - 85) "Sistemi i unifikuar i dokumentacionit të programit.
Diagramet e algoritmeve, programeve, të dhënave dhe sistemeve.
Simbolet dhe rregullat e ekzekutimit ". Disa nga simbolet më të përdorura në modelimin kompjuterik janë paraqitur në Fig. 3.3, i cili tregon simbolet bazë, specifike dhe të veçanta të procesit. Këto përfshijnë: simbolin kryesor: a - proces - simboli shfaq një funksion për përpunimin e të dhënave të çdo lloji (kryerja e një operacioni të caktuar ose grupi operacionesh që çojnë në një ndryshim në kuptimin, formën ose vendosjen e informacionit ose në një përkufizim përgjatë të cilit duhet lëvizur nga disa drejtime të rrjedhës); simbolet specifike të procesit: b - zgjidhje - simboli shfaq një zgjidhje ose një funksion të tipit ndërprerës që ka një hyrje dhe një numër daljesh alternative, një dhe vetëm njëra prej të cilave mund të aktivizohet pas llogaritjes së kushteve të përcaktuara brenda këtij simboli ( rezultatet përkatëse të llogaritjes mund të shkruhen në fqinjësi me rreshta që përfaqësojnë këto shtigje); c - përgatitja - simboli shfaq një modifikim të një komande ose një grup komandash me qëllim që të ndikojë në ndonjë funksion të mëvonshëm (vendosja e një ndërprerësi, modifikimi i një regjistri indeksi ose inicializimi i një programi); d - proces i paracaktuar - simboli shfaq një proces të paracaktuar që përbëhet nga një ose më shumë operacione ose hapa programi që janë përcaktuar diku tjetër (në një nënprogram, modul); d - funksionimi manual - simboli tregon çdo proces të kryer nga një person; karaktere speciale: e - lidhës - simboli shfaq daljen në një pjesë të qarkut dhe hyrjen nga një pjesë tjetër e këtij qarku dhe përdoret për të thyer vijën dhe për ta vazhduar atë në një vend tjetër (simbolet përkatëse të lidhësit duhet të përmbajnë të njëjtën unike emërtimi); g - terminator - simboli shfaq daljen në mjedisin e jashtëm dhe hyrjen nga mjedisi i jashtëm (fillimi ose fundi i diagramit të algoritmit, përdorimet e jashtme ose destinacioni i të dhënave).
Oriz. 3.3. Simbolet dhe skemat e algoritmeve të modelimit
Një shembull i një imazhi të një diagrami të një algoritmi modelimi është paraqitur në Fig. 3.3, h.
Në mënyrë tipike, një diagram është forma më e përshtatshme për të përfaqësuar strukturën e algoritmeve të modelimit. Në disa raste, përdoren forma të tjera të paraqitjes së algoritmeve të modelimit, për shembull, forma e skemave grafike (Fig. 3.3, i). Këtu - fillimi, - fundi, - llogaritja, - formimi, - kontrolli i gjendjes, - numëruesi, - prodhimi i rezultatit, ku është numri total i operatorëve të algoritmit të modelimit. Si një shpjegim për skemën grafike të algoritmit, teksti ofron zbulimin e përmbajtjes së operatorëve, gjë që bën të mundur thjeshtimin e paraqitjes së algoritmit, por ndërlikon punën me të.
Algoritmet e simulimit mund të paraqiten edhe në formën e skemave të operatorëve. Emërtimet e operatorëve në një diagram të tillë korrespondojnë me emërtimet për skemat grafike. Për shembullin e konsideruar, skema e operatorit të algoritmit ka formën
Ne do të njihemi më në detaje me formën e paraqitjes së strukturës logjike të algoritmeve të modelimit dhe programeve kompjuterike kur shqyrtojmë modelet e simulimit të proceseve të funksionimit të sistemeve të ndryshme dhe metodat e zbatimit të tyre në një kompjuter.
Nënhapat e fazës së dytë të modelimit.
Le të shqyrtojmë nënhapat e kryera gjatë algorithmizimit të modelit të sistemit dhe zbatimit të tij në makinë, duke u ndalur në detyrat e secilit nënhap dhe metodat për zgjidhjen e tyre.
2.1. Ndërtimi i një diagrami logjik të modelit. Rekomandohet të ndërtoni modelin sipas parimit të bllokut, domethënë në formën e një grupi blloqesh ndërtimi. Ndërtimi i një modeli të sistemeve S nga të tilla
blloqet siguron fleksibilitetin e nevojshëm gjatë funksionimit të tij, veçanërisht në fazën e korrigjimit të makinës. Kur ndërtohet një model blloku, procesi i funksionimit të sistemit ndahet në nënprocese të veçanta mjaft autonome. Kështu, modeli funksionalisht ndahet në nënmodele, secila prej të cilave, nga ana tjetër, mund të nënndahet në elementë edhe më të vegjël. Blloqet e këtij modeli janë dy llojesh: kryesore dhe ndihmëse. Çdo bllok kryesor korrespondon me një nën-proces real që zhvillohet në sistemin e simuluar S, dhe blloqet ndihmëse janë vetëm një pjesë integrale e modelit të makinës, ato nuk pasqyrojnë funksionet e sistemit të modeluar dhe nevojiten vetëm për zbatimin e makinës. , fiksimi dhe përpunimi i rezultateve të simulimit.
2.2. Marrja e marrëdhënieve matematikore. Njëkohësisht me zbatimin e nënfazës së ndërtimit të skemës logjike të modelit, është e nevojshme të merren, nëse është e mundur, marrëdhënie matematikore në formën e funksioneve eksplicite, domethënë të ndërtohen modele analitike. Ky nën-hap korrespondon me specifikimin e nënkuptuar të marrëdhënieve të mundshme matematikore në fazën e ndërtimit të një modeli konceptual. Gjatë kryerjes së fazës së parë, ende nuk mund të ketë informacion për formën specifike të marrëdhënieve të tilla matematikore, dhe në fazën e dytë, tashmë është e nevojshme të merren këto marrëdhënie. Diagrami i modelit të makinës duhet të jetë një pasqyrim i plotë i konceptit të natyrshëm në model dhe të ketë: a) një përshkrim të të gjitha blloqeve të modelit me emrat e tyre; b) një sistem të unifikuar emërtimi dhe numërimi të bllokut; c) pasqyrimi i logjikës së modelit të procesit të funksionimit të sistemit; d) vendosja e marrëdhënieve matematikore në një formë të qartë.
Kështu, në rastin e përgjithshëm, modeli i ndërtuar i makinerisë së sistemit do të ketë karakter të kombinuar, domethënë do të pasqyrojë qasjen analitike-simuluese, kur një pjesë e procesit në sistem përshkruhet në mënyrë analitike, dhe pjesa tjetër është simuluar. me algoritme të përshtatshme.
2.3. Vleresimi i modelit te sistemit. Ky kontroll është kontrolli i parë i kryer gjatë fazës së zbatimit të modelit. Meqenëse modeli është një përshkrim i përafërt i procesit të funksionimit të një sistemi real S, atëherë derisa të vërtetohet besueshmëria e modelit, nuk mund të argumentohet se me ndihmën e tij do të arrihen rezultate që përkojnë me ato që mund të merren gjatë një Eksperiment në shkallë të plotë me një sistem real S. Prandaj, përcaktimi i besueshmërisë së një modeli mund të konsiderohet problemi më i rëndësishëm në sistemet e modelimit. Shkalla e besimit në rezultatet e marra me metodën e modelimit varet nga zgjidhja e këtij problemi. Kontrollimi i modelit në nënskenën e konsideruar duhet t'i përgjigjet pyetjes se deri në çfarë mase diagrami logjik i modelit të sistemit dhe marrëdhëniet matematikore të përdorura pasqyrojnë synimin e modelit të formuar në fazën e parë. Në këtë rast kontrollohen: a) mundësia
zgjidhja e problemit; b) saktësinë e pasqyrimit të idesë në skemën logjike; c) plotësinë e skemës logjike të modelit; d) korrektësinë e marrëdhënieve matematikore të përdorura.
Vetëm pasi zhvilluesi të jetë i bindur nga verifikimi i duhur i korrektësisë së të gjitha këtyre dispozitave, mund të supozohet se ekziston një diagram logjik i modelit të sistemit 5, i përshtatshëm për punë të mëtejshme në zbatimin e modelit në një kompjuter.
2.4. Zgjedhja e mjeteve të modelimit. Në këtë nënfazë, është e nevojshme të vendoset përfundimisht se cili kompjuter (kompjuter, AVM, GVK) dhe çfarë softuerësh këshillohet të përdoret për të zbatuar modelin e sistemit S. Në përgjithësi, zgjedhja e mjeteve llogaritëse mund të bëhet në Nënfazat e mëparshme, por nënfaza e konsideruar është e fundit, kur kjo zgjedhje duhet bërë përfundimisht, pasi në të kundërt do të ketë vështirësi në kryerjen e punës së mëtejshme për zbatimin e modelit. Çështja e zgjedhjes së një kompjuteri zbret në sigurimin e kërkesave të mëposhtme:
a) disponueshmëria e softuerit dhe harduerit të nevojshëm; b) disponueshmërinë e kompjuterit të zgjedhur për zhvilluesin e modelit; c) sigurimin e të gjitha fazave të zbatimit të modelit; d) mundësinë e marrjes në kohë të rezultateve.
2.5. Hartimi i një plani për zbatimin e punës programore. Një plan i tillë duhet të ndihmojë në programimin e modelit, duke marrë parasysh vlerësimet e madhësisë së programit dhe kostot e punës për përgatitjen e tij. Plani kur përdoret një mainframe duhet të përfshijë: a) zgjedhjen e gjuhës (sistemit) të programimit të modelit; b) një tregues të llojit të kompjuterit dhe pajisjeve të nevojshme për simulimin; c) një vlerësim të sasisë së përafërt të memories së nevojshme operative dhe të jashtme; d) kostot e përafërta të kohës kompjuterike për modelim; e) koha e parashikuar e shpenzuar për programimin dhe korrigjimin e një programi kompjuterik.
2.6. Specifikimi dhe ndërtimi i skemës së programit. Specifikimi i programit është një paraqitje e formalizuar e kërkesave për një program që duhet të plotësohen gjatë zhvillimit të tij, si dhe një përshkrim i detyrës, kushteve dhe efektit të një veprimi pa specifikuar mënyrën për ta arritur atë. Prania e një bllok diagrami logjik të modelit ju lejon të ndërtoni një diagram programi, i cili duhet të pasqyrojë: a) ndarjen e modelit në blloqe, nënblloqe, etj .;
b) veçoritë e programimit të modelit; c) duke bërë ndryshimet e nevojshme; d) mundësinë e testimit të programit; e) një vlerësim të kostos së kohës kompjuterike; f) formën e paraqitjes së të dhënave hyrëse dhe dalëse.
Ndërtimi i një diagrami programi është një nga detyrat kryesore në fazën e zbatimit të makinës së një modeli. Në këtë rast, vëmendje e veçantë duhet t'i kushtohet veçorive të gjuhës së zgjedhur për zbatimin e modelit: gjuha algoritmike e përgjithshme.
destinacioni ose gjuha e modelimit (p.sh. SIMULA, SIMSCRIPT, GPSS).
2.7. Verifikimi dhe vërtetimi i skemës së programit. Verifikimi i një programi është provë që sjellja e një programi përputhet me specifikimet për programin. Ky kontroll është i dyti në fazën e zbatimit të makinës të modelit të sistemit. Natyrisht, nuk ka kuptim të vazhdohet puna për zbatimin e modelit nëse nuk ka siguri që skema e programit, sipas së cilës do të kryhet programimi i mëtejshëm, përmban gabime që e bëjnë atë të papërshtatshëm me skemën logjike të modelit, dhe prandaj i papërshtatshëm për vetë objektin modelues. Në këtë rast, konformiteti i çdo operacioni, i paraqitur në diagramin e programit, kontrollohet me operacionin analog me të në diagramin logjik të modelit.
2.8. Programimi i modeleve. Me një diagram programi mjaft të detajuar që pasqyron të gjitha operacionet e diagramit logjik të modelit, mund të filloni programimin e modelit. Nëse ka një dizajn adekuat të programit, programimi është vetëm punë e një programuesi, pa përfshirjen dhe ndihmën e zhvilluesit të modelit. Kur përdorni paketat softuerike për modelim, kryhet gjenerimi i drejtpërdrejtë i programeve të punës për modelimin e një objekti specifik, d.m.th., programimi i modelit kryhet në një mënyrë të automatizuar.
2.9. Kontrollimi i vlefshmërisë së programit. Ky është kontrolli i fundit në fazën e zbatimit të modelit me makinë, i cili duhet të kryhet: a) duke e kthyer programin përsëri në qarkun origjinal; b) kontrollimi i pjesëve individuale të programit gjatë zgjidhjes së problemeve të ndryshme të testimit; c) kombinimi i të gjitha pjesëve të programit dhe kontrollimi i tij në tërësi në një shembull provë të modelimit të një versioni të sistemit S.
Në këtë nën-hap, është gjithashtu e nevojshme të kontrollohen vlerësimet e kohës së kompjuterit të shpenzuar në simulim. Është gjithashtu e dobishme të merret një përafrim mjaft i thjeshtë analitik i varësisë së kostove të kohës së kompjuterit nga numri i realizimeve, i cili do t'i lejojë zhvilluesit të modelit (klientit) të formulojë saktë kërkesat për saktësinë dhe besueshmërinë e rezultateve të simulimit.
2.10. Përgatitja e dokumentacionit teknik për fazën e dytë. Për të përfunduar fazën e zbatimit të modelit me makinë, është e nevojshme të hartohet dokumentacioni teknik që përmban: a) diagramin logjik të modelit dhe përshkrimin e tij; b) një skemë adekuate të programit dhe emërtimet e miratuara; c) tekstin e plotë të programit; d) një listë të sasive hyrëse dhe dalëse me shpjegime; e) udhëzimet për punën me programin; f) një vlerësim të kostos së kohës së kompjuterit për modelim me një tregues të burimeve të nevojshme kompjuterike.
Kështu, në këtë fazë zhvillohet skema e modelit të sistemit S, kryhet algoritmi dhe programimi i tij.
duke përdorur softuer dhe harduer specifik, d.m.th., po ndërtohet një model makinerie, me të cilin duhet punuar për të marrë rezultatet e nevojshme të modelimit duke vlerësuar karakteristikat e procesit të funksionimit të sistemit S (problemi i analizës) ose për të kërkuar struktura optimale. , algoritmet dhe parametrat e sistemit S (probleme sinteze ).
Vonesat e transaksioneve për një kohë të caktuar. Modelimi statik përdoret për të përshkruar sjelljen e një objekti në çdo moment në kohë. Modelimi dinamik pasqyron sjelljen e një objekti me kalimin e kohës. Modelimi diskret përdoret për të shfaqur një objekt në një moment të caktuar kohor.
Ndani punën tuaj në rrjetet sociale
Nëse kjo punë nuk ju përshtatet në fund të faqes, ekziston një listë me vepra të ngjashme. Ju gjithashtu mund të përdorni butonin e kërkimit
Punime të tjera të ngjashme që mund t'ju interesojnë.Wshm> |
|||
| 9929. | Metodat algoritmike të mbrojtjes së informacionit | 38,36 KB | |
| Për funksionimin normal dhe të sigurt të këtyre sistemeve, është e nevojshme të ruhet siguria dhe integriteti i tyre. Çfarë është kriptografia Kriptografia është shkenca e shifrave - për një kohë të gjatë ajo u klasifikua pasi përdorej kryesisht për të mbrojtur sekretet shtetërore dhe ushtarake. Aktualisht, metodat dhe mjetet e kriptografisë përdoren për të siguruar sigurinë e informacionit jo vetëm të shtetit, por edhe të individëve të organizatave. Deri më tani, algoritmet kriptografike për një konsumator të zakonshëm janë një sekret i vulosur me shtatë vula, megjithëse shumë tashmë ... | |||
| 1927. | Modelimi i sistemit | 21,47 KB | |
| Në sallën e kompjuterave të studentëve, ka dy minikompjuterë dhe një pajisje për përgatitjen e të dhënave (UPD). Studentët vijnë me një interval prej 8 ± 2 minuta, dhe një e treta e tyre duan të përdorin UPD dhe një kompjuter, dhe pjesa tjetër duan të përdorin vetëm një kompjuter. Radha e lejuar në dhomën e makinerive është katër persona, përfshirë atë që punon në FRT. | |||
| 1974. | MODELIMI I SIPËRFAQËSISË | 233,46 KB | |
| Modeli sipërfaqësor dhe dixhital Modelet dixhitale të lartësisë janë baza për paraqitjen e të dhënave të sipërfaqes së tokës. Sipërfaqet janë objekte që përfaqësohen më shpesh nga vlerat e lartësisë Z të shpërndara në një zonë të përcaktuar nga koordinatat X dhe Y. DEM është një mjet për paraqitjen dixhitale të terrenit të sipërfaqes së tokës. Mbledhja e imazheve nga stereopairët është e mundimshme dhe kërkon softuer specifik, por në të njëjtën kohë, ju lejon të siguroni shkallën e dëshiruar të detajeve në paraqitjen e sipërfaqes së tokës. | |||
| 2156. | Simulimi i ndriçimit | 125,57 KB | |
| Për një vëzhgues në çdo pikë, shkëlqimi i pikës që ai sheh do të shprehet si më poshtë. ku V është shkëlqimi për bw; E është albedo e reflektimit të sipërfaqes. Krahasuar me metodën e Lambertit, ky model zvogëlon ndriçimin e pikave në të cilat shikojmë në një kënd prej 90 dhe rrit ndriçimin e atyre pikave në të cilat hedhim një vështrim rastësisht Zbatimi i ligjeve të ndriçimit gjatë sintetizimit të një objekti imazhi. 7 Shkëlqimi llogaritet në një pikë, për shembull, në qendrën e gravitetit për shumëkëndëshat konveks të një fytyre sipas Lambert dhe ... | |||
| 8080. | Modelimi treshe | 18.3 KB | |
| Simulimet treshe Simulimet treshe përdoren gjerësisht për të identifikuar kushtet e garës së sinjalit që mund të ndodhin në një qark. Seti i hyrjes është modeluar në 2 faza. Shembull: të kryhet modelimi logjik tresh me metodën E. Modelimi tresh me pasiguri në rritje Në këtë algoritëm, për çdo LT, tregohen vlerat maksimale dhe minimale të vonesës. | |||
| 6675. | Modelimi simulues | 56,71 KB | |
| Ky proces përbëhet nga dy faza të mëdha: zhvillimi i modelit dhe analizimi i modelit të zhvilluar. Modelimi ju lejon të eksploroni thelbin e proceseve dhe fenomeneve komplekse duke përdorur eksperimente jo me një sistem real, por me modelin e tij. Në fushën e krijimit të sistemeve të reja, modelimi është një mjet për të hetuar karakteristikat e rëndësishme të një sistemi të ardhshëm në fazat më të hershme të zhvillimit të tij. | |||
| 5651. | Modelimi i një sistemi prodhimi | 391,61 KB | |
| Kompjuteri është i përfshirë në menaxhimin e pajisjeve teknologjike. Për të monitoruar gjendjen e pajisjeve, një nga tre llojet e detyrave niset çdo 20 minuta. Çdo 5 minuta funksionim të procesorit, çdo detyrë nxjerr rezultatet e punës në bazën e të dhënave | |||
| 4640. | MODELIMI I NYJEVE DIGJITALE | 568,49 KB | |
| Në kristalet e LSI-ve moderne, mund të vendosen shumë blloqe funksionale të kompjuterëve të vjetër së bashku me qarqet e ndërlidhjes. Zhvillimi dhe testimi i kristaleve të tilla është i mundur vetëm me metoda të modelimit matematik duke përdorur kompjuterë të fuqishëm. | |||
| 6206. | Modelimi në kërkimin shkencor | 15,78 KB | |
| Metoda e modelimit të shekullit të 20-të solli sukses dhe njohje të madhe në pothuajse të gjitha degët e shkencës moderne. Sidoqoftë, metodologjia e modelimit është zhvilluar prej kohësh në mënyrë të pavarur nga shkenca të veçanta. Vetëm gradualisht filloi të kuptojë rolin e modelimit si një metodë universale e njohurive shkencore. | |||
| 3708. | Modelimi me splina | 465,08 KB | |
| Ata gjithashtu përcaktojnë shkallën e lakimit të segmenteve të vijës ngjitur me këto kulme. Një segment është pjesa e një linje vije midis dy kulmeve ngjitur. Ekzistojnë katër lloje kulmesh të përdorura në 3ds Mx: Këndi i këndit - një kulm ngjitur me të cilin segmentet nuk kanë lakim; Smooth Maja e lëmuar nëpër të cilën lakorja e vijës është e lakuar dhe ka të njëjtën lakim të segmenteve në të dy anët e saj; Bezier Një kulm bezier që është i ngjashëm me një kulm të zbutur, por ju lejon të kontrolloni lakimin e segmenteve të vijës në të dyja anët e kulmit .... | |||
Modelim, Algoritmizim dhe Programim
Aktualisht, pjesa e punës mendore në aktivitetet e secilit person po rritet, kërkohet të zgjidhen problemet praktike që lidhen me përpunimin, ruajtjen, transmetimin e informacionit. Në të njëjtën kohë, numri i njerëzve të angazhuar profesionalisht në punën e informacionit është në rritje. Për automatizimin e tij, një kompjuter përdoret si një mjet universal për të punuar me informacionin.
Zgjidhja e problemit duke përdorur një kompjuter supozon sa vijon fazat:
Le të shqyrtojmë më në detaje secilën nga fazat e listuara.
1. Deklarata e problemit. Ndërtimi i një modeli informacioni
Si rregull, detyrat praktike formulohen mjaft qartë nga këndvështrimi i përdoruesit, por një formulim i tillë nuk ka qartësi dhe ashpërsi të mjaftueshme.
Në mënyrë që një problem i tillë të zgjidhet duke përdorur një kompjuter, është e nevojshme të kryeni deklaratën e problemit:
Për këtë, është e rëndësishme të përcaktohet vetitë thelbësore të sendeve dhe të dukurive referuar në problem, dhe neglizhoni jothelbësoren.
Ndonjëherë njerëzit e harrojnë atë. Për shembull, nëse në një detyrë kërkohet të përcaktohet sipërfaqja e sipërfaqes së sipërme të një tavoline (tavoline), ata nuk hezitojnë të thonë se është e nevojshme të matet gjatësia dhe gjerësia. Megjithatë, një veti thelbësore e tabelës mund të jetë se ajo është e rrumbullakët, atëherë është e vështirë të flasim për gjatësinë dhe gjerësinë. Përveç kësaj, edhe nëse është përcaktuar se tavolina ka një formë drejtkëndëshe, duhet të bihet dakord që parregullsitë e vogla të mos ndikojnë ndjeshëm në madhësinë e zonës.
Në shembullin me një tabelë drejtkëndëshe, gjatësia dhe gjerësia nuk mund të jenë numra negativë, as nuk mund të kenë vlera jorealiste të mëdha ose të vogla.
Të gjitha këto formularë informacioni modeli i informacionit të detyrës .
Vetia kryesore e modelit është të thjeshtojë fenomenin në studim, duke ruajtur vetitë e tij thelbësore. Një model informacioni i një detyre mund të quhet informacion për objektet dhe fenomenet që shfaqen në detyrë, domethënëse nga pikëpamja e detyrës dhe të regjistruara në tekst, numerikë ose formë tjetër sinjali.
Hapat për ndërtimin e një modeli informacioni:
Le të japim një përkufizim të konceptit "model" dhe klasifikimet e mundshme.
Një model është një përshkrim i formalizuar i një objekti, një sistemi objektesh, një procesi ose një fenomeni, i shprehur me marrëdhënie matematikore, një grup numrash dhe (ose) tekstesh, grafikë, tabela, formula verbale, etj.
Procesi i krijimit (dhe ndonjëherë të eksplorimit) të një modeli quhet modelim.
Metoda e njohjes, e cila konsiston në studimin e një objekti sipas vetive të tij, quhet modelim.
Klasifikimi i modelit
Sipas zonës së përdorimit
Klasifikimi kohor
Me anë të prezantimit
Sipas formës së prezantimit mund të dallohen llojet e mëposhtme Modelet e informacionit:
2. Formalizimi i detyrës
Në këtë fazë, ekziston rregullimi i modelit të informacionit, është zgjedhur formë përfaqësimi të dhënat që formojnë një model informacioni më të përshtatshëm për përpunimin kompjuterik. Shpesh dy fazat e para nuk kanë një kufi të qartë dhe mund të konsiderohen si një e tërë.
Pasi të keni përfunduar formulimin e problemit, krijohet një model i formalizuar, domethënë shkruhet një model informacioni përshkrues duke përdorur një gjuhë zyrtare, për shembull, një matematikore.
3. Ndërtimi i algoritmit
Koncepti i një algoritmi është një nga konceptet themelore të shkencës kompjuterike. Algoritmizimi, së bashku me modelimin, vepron si një metodë e përgjithshme e shkencës kompjuterike.
Algoritmet janë objekt i një studimi sistematik të disiplinës shkencore që kufizohet midis matematikës dhe shkencës kompjuterike, ngjitur me logjikën matematikore - teoria e algoritmeve.
Vetë fjala "algorithm" vjen nga algorithmi - forma latine e drejtshkrimit të emrit të matematikanit të madh të shekullit të 9-të al-Khwarizmi, i cili formuloi rregullat për kryerjen e veprimeve aritmetike. Fillimisht, algoritmet kuptoheshin vetëm si rregulla për kryerjen e katër veprimeve aritmetike në numra shumëshifrorë.
Algoritmi është një udhëzim i qartë dhe i saktë për interpretuesin për të kryer një sekuencë veprimesh që synojnë arritjen e një qëllimi të caktuar ose zgjidhjen e një detyre.
Sipas këtij përkufizimi, recetat për të bërë ndonjë ilaç ose biskota janë algoritme. Dhe rregulli i kalimit të sigurt nga një këmbësor i karrexhatës së rrugës është gjithashtu një algoritëm. Sipas qëllimit të tyre, algoritmet mund të jenë edhe "shtëpiake" dhe llogaritëse.
Ekzekutues - ky është dikush ose diçka që mund të kryejë një grup të caktuar veprimesh të përcaktuara mirë. Ajo ka vetitë e mëposhtme:
I gjithë grupi i komandave që një interpretues i caktuar është në gjendje të ekzekutojë quhet sistemi i komandës së interpretuesit (SCI).
Ekzekutimi formal algoritmet nënvizojnë kontrollin e pajisjeve automatike. Në të vërtetë, operacionet më të thjeshta, në të cilat ndahet procesi i zgjidhjes së problemit gjatë krijimit të një algoritmi, mund të realizohen gjithashtu nga një makinë e krijuar posaçërisht për ekzekutimin e komandave individuale të algoritmit dhe ekzekutimin e tyre në sekuencën e specifikuar në algoritëm.
Megjithatë, një person mund të jetë gjithashtu një interpretues formal. Nëse ai nuk e di qëllimin e punës që po bëhet, ai do të duhet të ndjekë me përpikëri udhëzimet.
Kompjuteri është ekzekutuesi formal i algoritmeve. Në mënyrë që ai të jetë në gjendje të zgjidhë një problem në përputhje të plotë me udhëzimet, ai duhet të marrë një algoritëm për zgjidhjen. Kështu, algoritmi është informacion kontrolli.
Vetitë e algoritmit
Diskretiteti i algoritmit
Ekzekutimi i algoritmit ndahet në një sekuencë të veçantë hapat. Jeni të udhëzuar të përfundoni çdo hap. ekipi. Kështu, algoritmi është një sekuencë komandash që përcaktojnë veprimet e ekzekutuesit. Algoritmi ka një strukturë të ndërprerë (diskrete): vetëm pas ekzekutimit të një komande, ekzekutuesi mund të vazhdojë në tjetrën. Kjo veti quhet diskrete.
Kuptueshmëria e algoritmit
Një algoritëm i kompozuar saktë përmban vetëm ato komanda që përfshihen në sistemin e komandës së ekzekutuesit për të cilin është shkruar. Kjo veti quhet kuptueshmëri. .
Ekzekutuesi kuptohet se janë komandat që ai mund të ekzekutojë.
Për shembull, një person që nuk di të mbledhë numra njëshifrorë (që nuk e njeh tabelën e mbledhjes) nuk do të jetë në gjendje të përdorë rendin e mbledhjes së numrave shumëshifrorë të përshkruar nga el-Kuarizmi.
Saktësia e algoritmit
Një veti e rëndësishme e algoritmit është saktësi (siguri, paqartësi).Çdo komandë e algoritmit duhet të perceptohet pa mëdyshje nga interpretuesi dhe të supozojë veprimin e tij specifik. Pas përfundimit të një hapi të algoritmit, interpretuesi duhet të dijë saktësisht se cilin hap të kryejë më pas. Një shembull i një algoritmi të pasaktë është fraza nga receta "shtoni 2-4 lugë sheqer" ose shprehja klasike "për të ekzekutuar nuk mund të falet".
Efektiviteti dhe fundshmëria e algoritmit
Ekzekutimi i algoritmit duhet të çojë në një rezultat (veti efektiviteti) në një numër të kufizuar hapash (vetia e fundshmërisë).
Masiviteti i algoritmit
Është e dëshirueshme që algoritmi të kënaqë vetinë e masës , ato. mund të përdoret për të zgjidhur jo vetëm një problem specifik, por edhe një klasë të caktuar problemesh të ngjashme.
për shembull, rregulli i mbledhjes së numrave shumëshifrorë nuk varet nga numri i shifrave në terma ose nga përbërja numerike e tyre. Funksionon edhe nëse numri nuk paraqitet në shënim dhjetor, por në shënim pozicional me ndonjë bazë numër të plotë.
Metodat e regjistrimit të algoritmit
Në praktikë, format e mëposhtme të algoritmeve të fiksimit janë më të zakonshmet:
Mënyrë verbale
Për një person, metoda verbale është ajo kryesore.
Për shembull. Shkruani algoritmin për gjetjen e pjesëtuesit më të madh të përbashkët (GCD) të dy numrave natyrorë.
Algoritmi mund të jetë si më poshtë:
vendosni dy numra;
nëse numrat janë të barabartë, atëherë merrni ndonjë prej tyre si përgjigje dhe ndaloni, përndryshe vazhdoni algoritmin;
të përcaktojë numrin më të madh;
të zëvendësojë më të madhin e numrave me diferencën ndërmjet numrave më të madh dhe më të vogël;
përsërisni algoritmin nga hapi 2.
Algoritmi i përshkruar është i zbatueshëm për çdo numër natyror dhe duhet të çojë në zgjidhjen e problemit. Shihni vetë duke përdorur këtë algoritëm për të përcaktuar pjesëtuesin më të madh të përbashkët të 125 dhe 75.
Metoda verbale nuk është e përhapur për arsyet e mëposhtme:
Pseudokodi
Pseudokodi është një sistem shënimesh dhe rregullash për shkrimin e qëndrueshëm dhe të saktë të algoritmeve.
Pseudokodi është i orientuar nga njeriu, por e bën më të lehtë përkthimin në një gjuhë programimi sepse kërkon respektimin e disa rregullave të shënimit. Një shembull i pseudokodit është një gjuhë algoritmike shkollore.
Vini re se ka një ndryshim midis koncepteve të "gjuhës algoritmike" dhe "gjuhëve të programimit"; Para së gjithash, një ekzekutues në një gjuhë algoritmike mund të nënkuptojë jo vetëm një kompjuter, por edhe një pajisje për të punuar "në një situatë". Një program i shkruar në një gjuhë algoritmike nuk është domosdoshmërisht i destinuar për një kompjuter. Zbatimi praktik i një gjuhe algoritmike është një çështje më vete në çdo rast specifik.
Si çdo gjuhë, një gjuhë algoritmike ka fjalorin e vet. Baza e këtij fjalori është formuar nga fjalët e përdorura për të shkruar komandat e përfshira në sistemin e komandës së ekzekutuesit të një ose një algoritmi tjetër. Komanda të tilla quhen komanda të thjeshta. Në një gjuhë algoritmike përdoren fjalë, kuptimi dhe mënyra e përdorimit të të cilave vendoset një herë e përgjithmonë. Këto fjalë quhen fjalë shërbyese. Përdorimi i fjalëve funksionale e bën regjistrimin e algoritmit më përshkrues dhe forma e paraqitjes së algoritmeve të ndryshme është uniforme.
Një algoritëm i shkruar në një gjuhë algoritmike duhet të ketë një emër. Këshillohet që të zgjidhni emrin në mënyrë që të jetë e qartë se cilën zgjidhje problemi përshkruan algoritmi i dhënë. Për të theksuar emrin e algoritmit, para tij shkruhet fjala e shërbimit ALG (ALGoritm). Pas emrit të algoritmit (zakonisht në një rresht të ri), shkruani komandat e tij. Për të treguar fillimin dhe fundin e algoritmit, komandat e tij janë të mbyllura në një palë fjalësh shërbimi START (START) dhe KON (END). Komandat shkruhen në mënyrë sekuenciale.
Sekuenca e regjistrimit të algoritmit:
Emri i algoritmit ALG
seri komandash algoritmesh
Paraqitja grafike e algoritmeve
Një algoritëm i përpiluar për një interpretues të caktuar mund të përfaqësohet në mënyra të ndryshme: duke përdorur një përshkrim grafik ose verbal, në formën e një tabele, një sekuencë formulash të shkruara në një gjuhë algoritmike (gjuhë programimi). Le të ndalemi në përshkrimin grafik të algoritmit i quajtur bllok diagrami ... Kjo metodë ka një sërë avantazhesh për shkak të qartësisë së saj, e cila siguron, në veçanti, një "lexueshmëri" të lartë të algoritmit dhe një shfaqje të qartë të kontrollit në të.
Para së gjithash, le të përcaktojmë konceptin e një diagrami bllok.
Një bllok diagram është një grafik i drejtuar që tregon rendin në të cilin janë ekzekutuar udhëzimet e një algoritmi.
Një bllok diagram është një paraqitje grafike e një algoritmi.
Në grafikun e rrjedhës, çdo lloj veprimi (futja e të dhënave fillestare, llogaritja e vlerave të shprehjeve, kontrollimi i kushteve, kontrolli i përsëritjes së veprimeve, përfundimi i përpunimit, etj.) korrespondon me figura gjeometrike , e përfaqësuar si një simbol blloku. Simbolet e bllokut lidhen linjat e tranzicionit përcaktimi i radhës së veprimeve.
Në grafikun e rrjedhës, veprimet e algoritmit (blloqeve) përshkruhen nga format e mëposhtme gjeometrike:
Për të organizuar veprime në një algoritëm, përdoren forma të ndryshme, të quajtura konstruksione algoritmike. Ekzistojnë tre ndërtime kryesore algoritmike: vijim, degëzimi, lak. Në matematikë, është vërtetuar teorema se çdo algoritëm mund të kompozohet duke përdorur vetëm këto tre ndërtime algoritmike, megjithëse ka ndërtime të tjera që shkurtojnë shënimin e algoritmit, thjeshtojnë punën me të dhe e bëjnë më të lehtë për t'u kuptuar.
Ndërtimi vijues (algoritmi linear)
Ndiqni konstruktin - kjo është një formë e organizimit të veprimeve, kur veprimet kryhen në mënyrë sekuenciale, njëra pas tjetrës.
Këtu, seria e komandave mund të jetë:
Në fakt, çdo algoritëm mund të ndahet në blloqe mjaft të mëdha, të cilat do të përfshijnë të gjitha objektet e listuara më sipër në një renditje të ndryshme, dhe një algoritëm linear mund të bëhet nga blloqe të tilla.
Shembull
Detyrë: llogaritni sipërfaqen e një rrethi nëse dihet rrezja.
E dhënë: R është rrezja e rrethit.
Gjej: S - zona e një rrethi.
Zgjidhje: S = 3,14 R2
Le të zgjedhim gjuhën ruse për të shkruar algoritmin në këtë formë dhe të shkruajmë një sekuencë komandash, ekzekutimi i të cilave për një vlerë të caktuar të rrezes do të na lejojë të gjejmë zonën:
Lexoni vlerën e R.
Shumëzojeni vlerën R me 3.14.
Shumëzoni rezultatin e veprimit të dytë me vlerën e R.
Regjistroni rezultatin si një S.
Në gjuhën e bllok diagrameve
Ky shënim bazohet në zëvendësimin e udhëzimeve tipike algoritmike me forma specifike gjeometrike. Algoritmi për zgjidhjen e këtij problemi është si më poshtë (shih Fig.).
Konstruksioni i degëzimit
Konstruksioni i degëzimit Është një formë e organizimit të veprimeve, në të cilat, në varësi të përmbushjes (mospërmbushjes) së një kushti të caktuar, përmbushet një nga dy seritë e komandave.
Nëse< gjendje >
pastaj< Seria 1 e ekipit >
ndryshe< Seria 2 e ekipit >
fundi i degës
Shembull
Detyrë: llogarit
E dhënë: x është vlera e argumentit. Gjej: y - vlera e funksionit. Zgjidhja: X nëse x<0
Shfaqja e skemës grafike që rezulton (shih Fig.) Shpjegon pse algoritmi që i përgjigjet u quajt degëzim. Le ta bejme prezantim verbal të këtij algoritmi. Filloni Nëse x> 0, atëherë y: = x ndryshe Filloni Y: = -x Fundi i degës Shkruani vlerën y fund Ndani ndërtim i plotë dhe i paplotë me kusht.
Le të prezantojmë shënimin: Q - kushti; P 1, P 2, ... P N - veprimet që kryhen nëse kushti është i vërtetë; T 1, T 2, ... T N - veprimet që kryhen nëse kushti është i rremë. Diagrami i bllokut dhe algoritmi janë si më poshtë (shih tabelën): Konstruktet e kushtëzuara Plot E paplotë R 1 R 2 P N ndryshe T 1 T 2 T N Fundi i degës R 1 R 2 P N Fundi i degëzimit.
Ndërtimi i lakut
Ndërtimi i lakut
Është një formë e organizimit të veprimeve në të cilën ekzekutimi i së njëjtës sekuencë veprimesh përsëritet disa herë.
Quhen veprime që duhet të përsëriten disa herë trupi i ciklit ... Trupi i një cikli është një seri komandash. Algoritmi duhet të përmbajë gjithmonë një tregues që ndan trupin e lakut nga pjesa kryesore e algoritmit.
Ekzistojnë dy lloje kryesore të sytheve: një lak me një parametër dhe një lak me një kusht.
Lak me parametër
Përdoret kur dihet paraprakisht numri i përsëritjeve.
ku parametri (ndryshorja e ciklit) ndryshon nga vlera fillestare në vlerën përfundimtare me një hap të caktuar dhe përcakton numrin e përsëritjeve.
Shkrimi i një lak me një parametër në gjuhën algoritmike duket kështu:
hapi fillestar i fundit
për <имя параметра> nga < значение > përpara < значение > hap <изменения>
parametri parametri parametri
<тело цикла>
Lak me kusht
Përdoret kur numri i përsëritjeve nuk dihet paraprakisht dhe varet nga përmbushja e një kushti të caktuar.
Dalloni midis cikleve me parakushtin dhe me paskusht .
Lak me parakusht(cikli mirupafshim)
Gjendja kontrollohet përpara ekzekutimit të radhës të trupit të lakut.
Shkrimi në gjuhën algoritmike dhe në formën e një bllok diagrami:
mirupafshim<условие>
< тело цикла >
Ndërsa kushti është plotësuar (shprehja përkatëse boolean vlerësohet si e vërtetë), përsëritet ekzekutimi i trupit të lakut ... Sapo kushti ka pushuar së përmbushuri, ekzekutimi i ciklit ndalon (dalja me falsitet).
Nëse kushti fillimisht nuk plotësohet, trupi i lakut nuk mund të ekzekutohet as edhe një herë.
Lak me kusht postar(cikli "para")
Gjendja kontrollohet pas ekzekutimit të radhës të trupit të lakut, d.m.th. trupi i lakut domosdoshmërisht do të ekzekutohet të paktën një herë.
për të përsëritur
< тело цикла >
përpara< условие >
Trupi i lakut ekzekutohet nëse kushti nuk plotësohet(shprehja boolean përkatëse vlerësohet në false). Sapo plotësohet kushti, ekzekutimi i trupit të ciklit ndërpritet (dalja në true).
4. Hartimi i një programi
Që një algoritëm të ekzekutohet nga një kompjuter, ai duhet të shkruhet në një gjuhë që ai kupton. Sidoqoftë, kompjuteri kupton dhe mund të përpunojë vetëm kode binare (sekuenca zero dhe njësh). Prandaj, të dhënat fillestare dhe udhëzimet e algoritmit duhet të përfaqësohen në kode binare. Sidoqoftë, kjo është shumë e papërshtatshme për një person, prandaj, janë zhvilluar gjuhë të krijuara për të shkruar algoritme që, nga njëra anë, janë afër gjuhëve natyrore, dhe nga ana tjetër, janë ndërtuar sipas rregullave mjaft strikte në mënyrë që algoritmet e shkruara në to mund të përkthehen automatikisht sipas rregullave formale.në kode binare. Gjuhë të tilla quhen gjuhë programimi, dhe një algoritëm i shkruar në një gjuhë të tillë (ashtu si një algoritëm i shkruar në kode binare) quhet program.
Me ardhjen e kompjuterëve personalë, faza e përpilimit të një algoritmi lidhet kryesisht me fazën e programimit në të njëjtën mënyrë si me fazën tjetër.
Teknologjitë e programimit
Programim algoritmik (modular).
Ideja kryesore e programimit algoritmik është ndarja e programit në sekuenca e moduleve, secila prej të cilave kryen një ose më shumë veprim. Kërkesa e vetme për një modul është që ekzekutimi i tij të fillojë gjithmonë me komandën e parë dhe të përfundojë gjithmonë me atë më të fundit (d.m.th., në mënyrë që të jetë e pamundur të arrihet te komandat e modulit nga jashtë dhe të transferohet kontrolli nga moduli në tjetrin. komandat, duke anashkaluar atë përfundimtare).
Algoritmi në gjuhën e programimit të zgjedhur shkruhet me duke përdorur komandat e përshkrimit të të dhënave, duke llogaritur vlerat dhe kontrolli i sekuencës së programit.
Teksti i programit është një sekuencë lineare e caktimit, ciklit dhe deklaratave të kushtëzuara. Në këtë mënyrë, ju mund të zgjidhni probleme jo shumë komplekse dhe të hartoni programe që përmbajnë disa qindra rreshta kodi.
Ky programim përdor sa vijon elementet:
Programim i strukturuar
Kur ndërtoni aplikacione me madhësi mesatare (disa mijëra rreshta kodi burimor), përdorni programimi i strukturuar, ideja se cila është ajo struktura e programit duhet të pasqyrojë strukturën e problemit që zgjidhet në mënyrë që algoritmi i zgjidhjes të jetë i dukshëm nga teksti burimor. Për ta bërë këtë, ju duhet të keni mjetet për të krijuar një program jo vetëm me ndihmën e tre operatorëve të thjeshtë, por edhe me ndihmën e mjeteve që pasqyrojnë më saktë strukturën specifike të algoritmit. Për këtë qëllim, koncepti u fut në programim nënprogramet - një grup operatorësh që kryejnë veprimin e dëshiruar dhe janë të pavarur nga pjesët e tjera të kodit burimor. Programi është i ndarë në shumë nënprograme të vogla (duke marrë deri në 50 deklarata - një prag kritik për të kuptuar shpejt qëllimin e nënprogramit), secila prej të cilave kryen një nga veprimet e parashikuara nga detyra origjinale. Duke kombinuar këto nënprograme, është e mundur të formohet algoritmi përfundimtar jo nga operatorë të thjeshtë, por nga blloqe të plota të kodit që kanë një ngarkesë të caktuar semantike dhe ju mund t'i referoheni blloqeve të tilla me emër. Rezulton se nënprogramet janë operatorë ose operacione të reja të gjuhës, të përcaktuara nga programuesi.
Aftësia për të përdorur nënprograme i cakton klasës gjuhën e programimit gjuhët procedurale.
Prania e nënprogrameve ju lejon të hartoni dhe zhvilloni një aplikacion nga lart poshtë - kjo qasje quhet dizajn nga lart-poshtë . Së pari, ndahen disa nënprograme që zgjidhin detyrat më globale (për shembull, inicializimi i të dhënave, pjesa kryesore dhe plotësimi), më pas secili prej këtyre moduleve detajohet në një nivel më të ulët, duke u ndarë nga ana tjetër në një numër të vogël nënprogramesh të tjera, dhe kjo vazhdon derisa e gjithë detyra nuk do të realizohet.
Kjo qasje është e përshtatshme në atë që lejon një person të mendojë vazhdimisht në nivelin e lëndës, pa u ndalur në operatorë dhe variabla të veçantë. Përveç kësaj, bëhet e mundur që të mos zbatohen menjëherë disa nënprograme, por të shtyhen përkohësisht derisa të plotësohen pjesët e tjera. Për shembull, nëse ka nevojë për të llogaritur një funksion kompleks matematikor, atëherë një nënprogram i veçantë për një llogaritje të tillë, por zbatohet përkohësisht nga një operator, i cili thjesht cakton një vlerë të parazgjedhur. Kur i gjithë aplikacioni është shkruar dhe korrigjuar, atëherë mund të filloni zbatimin e këtij funksioni.
Është gjithashtu e rëndësishme që nënprogramet e vogla të korrigjohen shumë më lehtë, gjë që rrit ndjeshëm besueshmërinë e përgjithshme të të gjithë programit.
Një karakteristikë shumë e rëndësishme e nënprogrameve është aftësia për të ripërdorim . Sistemet e integruara të programimit vijnë me biblioteka të mëdha rutinash standarde që mund të rrisin ndjeshëm produktivitetin duke përdorur punën e dikujt tjetër për të krijuar rutina të përdorura zakonisht.
Programimi i drejtuar nga ngjarjet
Me shpërndarjen aktive të sistemit Dritaret dhe shfaqja e pamjes RAD - mjedise, qasja e bazuar në ngjarje për krijimin e programeve ka fituar popullaritet të gjerë - programimi i drejtuar nga ngjarjet.
Ideologjia e sistemit Dritaret bazuar në ngjarje. Një person klikoi në një buton, zgjodhi një artikull të menysë, shtypi një buton ose një buton të miut - in Dritaret gjenerohet një mesazh i përshtatshëm , i cili dërgohet në dritaren e programit përkatës. Struktura e një programi të krijuar duke përdorur programimin e drejtuar nga ngjarjet është si më poshtë. Pjesa kryesore është një lak i pafund që merr në pyetje Dritaret , në kërkim të një mesazhi të ri. Nëse gjendet, nënprogrami quhet përgjegjës për përpunim ngjarja përkatëse (jo të gjitha ngjarjet përpunohen, ka qindra të tilla, por vetëm ato të nevojshme), dhe një cikël i ngjashëm votimi vazhdon derisa të merret mesazhi "Përfundo punën".
Ngjarjet mund të jenë zakon , që rezulton nga veprimet e përdoruesit, sistematike , që ndodhin në sistemin operativ (për shembull, mesazhe nga një kohëmatës), dhe programore , gjeneruar nga vetë programi (për shembull, një gabim është zbuluar dhe duhet të trajtohet).
Programimi i ngjarjeve është një zhvillim i ideve të dizajnit nga lart-poshtë, kur reagimet e programit ndaj ngjarjeve të ndryshme përcaktohen dhe detajohen gradualisht.
Zhvillimi i ideve të programimit të strukturuar dhe të drejtuar nga ngjarje ka rritur ndjeshëm produktivitetin e programuesve dhe ka bërë të mundur krijimin e aplikacioneve të qindra mijëra rreshtave në një hark kohor të arsyeshëm (disa muaj). Sidoqoftë, një vëllim i tillë tashmë i është afruar kufirit të aftësive njerëzore dhe kërkoheshin teknologji të reja të zhvillimit të softuerit.
Programim i orientuar nga objekti bazuar në koncepte Objekt , klasës dhe në tre koncepte kryesore - kapsulat , trashëgimisë dhe polimorfizëm .
Në gjuhët e programimit, koncepti zbatohet gjithashtu Objekt si një grup i vetive (strukturat e të dhënave specifike për këtë objekt), dhe metodat përpunimi i tyre (rutinat për ndryshimin e vetive) dhe ngjarjet, ndaj të cilave ky objekt mund të reagojë dhe të cilat çojnë, si rregull, në një ndryshim në vetitë e objektit.
Objektet mund të kenë të njëjtën strukturë dhe të ndryshojnë vetëm në vlerat e vetive. Në raste të tilla, një lloj i ri krijohet në program bazuar në një strukturë të vetme objekti (në analogji me mënyrën se si krijohen lloje të reja për strukturat e të dhënave). Quhet klasës, dhe çdo objekt specifik që ka strukturën e kësaj klase quhet shembull i klasës .
Kombinimi i të dhënave c metodat në një lloj (klasë) quhet kapsulimi. Përveç bashkimit, kapsulimi ju lejon të kufizoni aksesin në të dhënat e objekteve dhe zbatimin e metodave të klasës. Si rezultat, programuesit kanë mundësinë të përdorin klasa të gatshme në aplikacionet e tyre bazuar vetëm në përshkrimin e këtyre klasave.
Karakteristika më e rëndësishme e një klase është aftësia për të krijuar klasa të reja në bazë të saj me trashëgimisë të gjitha vetitë dhe metodat e tij dhe duke shtuar tuajat. Një klasë që nuk ka paraardhës quhet klasë bazë. .
për shembull , klasa "student" ka vetitë "emri i plotë", "viti i pranimit", metodat "frekuentoj mësimin" dhe "provimet e kalueshme". Klasa "student me korrespondencë" e krijuar mbi bazën e saj trashëgon të gjitha këto veti dhe metoda, të cilave u shtohen më tej prona "vendi i punës" dhe metoda "eja në seancë". Trashëgimia ju lejon të krijoni klasa të reja duke ripërdorur kodin burimor ekzistues dhe duke mos humbur kohë duke e rishkruar atë.
Në shumicën e rasteve, metodat e klasës bazë të klasave të trashëguara duhet të anashkalohen - objekti i klasës "student me kohë të pjesshme" kryen metodën "frekuentoj klasat" në një mënyrë krejtësisht të ndryshme nga objekti i klasës "të plotë". -student i kohës”. Të gjitha metodat e anashkaluara nga drejtshkrimi (emri) do të përkojnë me metodat e objektit bazë, megjithatë, përpiluesi, sipas llojit të objektit (klasës së tij), njeh se cila metodë e veçantë duhet të përdoret dhe nuk do të thërrasë "të marrë pjesë në klasa ” metoda e klasës “ nxënës”. Një veti e tillë e objekteve për të anashkaluar metodat e klasës së trashëguar dhe për t'i përdorur ato në mënyrë korrekte quhet polimorfizëm.
- Kapsulimi- unifikimin në një objekt të vetive të tij dhe operacioneve (metodave) të mundshme mbi të. Kombinimi i të dhënave me veprime të vlefshme mbi këto të dhëna çon në "lindjen" e një elementi të ri në hartimin e programeve - objekti dhe objekti veprojnë, ashtu siç është përcaktuar në të, dhe vetëm mbi atë që përshkruhet në të. Qasja në të dhënat e një objekti të ndryshëm nga veprimet e tij është e papranueshme. Objektet që përmbledhin të njëjtën listë të vetive dhe operacioneve kombinohen në klasat ... Çdo objekt individual është një shembull i klasës ... Instancat e klasës mund të kenë vlera të ndryshme të vetive.
Për shembull, sistemi i skedarëve të një kompjuteri mund të përmbajë qindra ose mijëra skedarë. Të gjithë skedarët kanë të njëjtin grup vetish (emri, vendndodhja në sistemin e skedarëve) dhe operacione (riemërto, zhvendosje ose kopjojnë) dhe formojnë klasën e objektit FILES. Çdo skedar individual është një shembull i kësaj klase dhe ka vlera specifike të vetive (emri, vendndodhja, etj.).
- Trashëgimia- përcakton marrëdhëniet ndërmjet klasave: objekteve klasa pasardhëse zotërojnë të gjitha vetitë e objekteve klasën e prindërve ... Kjo do të thotë, çdo objekt pasues i prejardhur trashëgon vetitë dhe veprimet e paraardhësve të tij. Mekanizmi i trashëgimisë ju lejon të ripërcaktoni ose shtoni të dhëna dhe metoda të reja për përpunimin e tyre, të krijoni një hierarki të klasës.
Për shembull. Në redaktorët e grafikës vektoriale, imazhi ndërtohet nga primitivë grafikë - pika, vija, rrethi, etj.
Një nga primitivët grafikë është klasa e objektit POINT. Në këtë klasë, çdo objekt ka veti të caktuara (Koordinatat, Ngjyra), mbi të cilat janë të mundshme veprimet përkatëse (Lëviz, Ndrysho ngjyrën). Klasa e veçorive POINT mund të përcaktohet nga një tabelë
|
Vetitë |
|
|
Koordinatat (x, y) |
Duke lëvizur |
|
Ndryshimi i ngjyrës |
Një klasë e re CIRCLE mund të merret nga klasa e veçorive POINT duke shtuar një veçori të re Radius dhe një operacion Ndrysho rreze. Klasa e veçorive CIRCLE mund të përcaktohet nga një tabelë.
|
Vetitë |
|
|
Koordinatat (x, y) |
Duke lëvizur |
|
Ndryshimi i ngjyrës |
|
|
Rrezja (R) |
Ndryshimi i rrezes |
Të gjithë objektet e klasës CIRCLE trashëgojnë vetitë dhe operacionet e klasës POINT. Klasa DOT quhet klasa prind, klasa CIRCLE quhet klasa pasardhëse. Grafikisht, duket kështu:
trashëgimisë
- Polimorfizmi- aftësia për të kryer të njëjtat operacione në objekte që i përkasin klasave të ndryshme, duke ruajtur metodat individuale të zbatimit të tyre për secilën klasë. Kjo do të thotë, i njëjti operacion në objekte të klasave të ndryshme mund të kryhet me metoda të ndryshme.
Për shembull. Shumica e klasës së objektit në mjedisin WINDOWS / OFFICE karakterizohet nga një grup i operacioneve të njëjta - riemërimi, lëvizja, kopjimi, fshirja, etj. Mekanizmat për zbatimin e këtyre veprimeve nuk janë të njëjta për klasa të ndryshme. Pra, për të kopjuar një dosje, duhet të kryeni një sekuencë veprimesh për të ndryshuar sistemin e skedarëve, dhe për të kopjuar një simbol, të bëni ndryshime në dokument. Këto operacione do të kryhen nga programe të ndryshme.
Programim vizual
Teknologjitë e programimit të objekteve, ngjarjeve dhe të strukturuara janë sot të bashkuaraSistemet RAD, të cilat përmbajnë shumë klasa të gatshme, të paraqitura në formë vizuale komponentët , të cilat shtohen në program me një klikim. Programuesi duhet vetëm të dizajnojë pamjen e dritareve të aplikacionit të tij dhe të përcaktojë përpunimin e ngjarjeve kryesore - cilët operatorë do të ekzekutohen kur shtypen butonat, kur zgjidhen artikujt e menysë ose kur klikon miu. Mjedisi do të gjenerojë vetë të gjithë kodin burimor ndihmës, duke i lejuar programuesit të fokusohet plotësisht vetëm në zbatimin e algoritmit.
Zhvillimi i kësaj teknologjie shoqërohet me shfaqjen e një ndërfaqe grafike. Kjo është një teknologji për zhvillimin e aplikacioneve në formën e objekteve grafike, me përkthimin e tyre të mëvonshëm në kodin e programit. Në vitet '90, shfaqet teknologjia RAD - Zhvillimi i shpejtë i aplikacionit - zhvillimi i shpejtë i aplikacioneve. Të gjithë elementët e nevojshëm të projektimit dhe kontrollit krijohen dhe mirëmbahen jo me programim manual, por me ndihmën e komponentëve vizualë të gatshëm, të cilët tërhiqen me miun në dritaren e projektuar. Karakteristikat dhe sjellja e komponentëve janë konfiguruar duke përdorur redaktues të thjeshtë që tregojnë vizualisht karakteristikat e elementeve përkatës. Në këtë rast, kodi burimor i programit gjenerohet automatikisht nga mjedisi RAD.
Mjediset RAD janë krijuar për të zhvilluar, me pjesëmarrjen aktive të përdoruesve, sisteme informacioni për aplikacione biznesi. RAD është krijuar për të ofruar zhvillim të sistemit me shpejtësi të lartë duke rritur cilësinë e produktit softuer dhe duke ulur koston e tij.
Nga gjuhët universale të programimit, këto janë më të njohurat sot:
BAZË (Basic) - për zotërim kërkon trajnim fillestar (shkolla e mesme);
Pascal (Pascal) - kërkon trajnim të veçantë (shkolla me të avancuar).
studimi i lëndës dhe universitetet teknike të përgjithshme);
C ++ (C ++), Java (Java), C Sharp (C #) - kërkojnë trajnim profesional (institucione të arsimit të mesëm dhe të lartë të specializuar).
Për secilën nga këto gjuhë programimi sot ekzistojnë shumë sisteme programimi të prodhuara nga kompani të ndryshme dhe të orientuara në modele dhe sisteme operative të ndryshme PC. Mjediset vizuale të mëposhtme për dizajnimin e shpejtë të programeve për Windows janë më të njohurit:
Bazë: Microsoft Visual Basic;
Pascal: Borland Delphi;
C ++: Microsoft Visual C ++;
Java: BorlandJBuilder,
C #: Microsoft Visual Studio .NET, Borland C # Builder.
Për të zhvilluar serverë dhe aplikacione të shpërndara, mund të përdorni sistemin e programimit Microsoft Visual C ++, produktet Borland, pothuajse çdo mjet programimi java.
5. Futja e programit në memorien e kompjuterit. Drejtim prove
Në qendrat e mëdha kompjuterike, kur zgjidhin probleme mjaft të mëdha dhe komplekse, njerëzit e një profesioni të veçantë janë të angazhuar në hyrjen në programe - operatorë kompjuterikë. Përveç futjes së programeve, operatorët kryejnë përgatitjen e të dhënave - futjen e të dhënave në memorie, shkrimin e tyre në media të jashtme. Programuesi që punon në PC hyn vetë në program dhe të dhëna.
Pas prezantimit të programit, ai ndjek një provë. Në rastet që duhen konsideruar të jashtëzakonshme, programi ekzekutohet menjëherë dhe jep një rezultat. Shumë më shpesh ju duhet të gjeni arsyet pse programi nuk funksionon ose nuk funksionon, dhe t'i rregulloni ato - për të korrigjuar programin.
6. Debugimi dhe testimi i programit
Procesi i gjetjes dhe korrigjimit të gabimeve në një program quhet korrigjimi... Gabimet mund të ndodhin gjatë shtypjes, si rezultat i shkeljes së rregullave për shkrimin e programeve në një gjuhë programimi - të ashtuquajturat sintaksor gabimet... Programet speciale instrumentale (programet e kontrollit sintaksor) që janë pjesë e sistemit të programimit ndihmojnë në zbulimin dhe korrigjimin e tyre. Sistemi analizon programin dhe lëshon një mesazh në lidhje me vendndodhjen dhe natyrën e gabimit. Shpesh gabimet lidhen me faktin se disa ndërtime sintaksisht korrekte nuk mund të kryhen (për shembull, pjesëtimi me zero ose një përpjekje për t'i caktuar një vlerë reale një vlere të plotë). Në këtë rast, shfaqet gjithashtu një mesazh për arsyen e dështimit dhe tregohet se cila komandë nuk mund të ekzekutohet.
Shumë më e vështirë për të gjetur gabimet e bëra në përpilimin e algoritmit, të cilat, në fund të fundit, çojnë në funksionimin e gabuar të programit: mungesë rezultati, looping, rezultat i pasaktë. Në këtë rast, kontrolli hap pas hapi i ekzekutimit të programit është i dobishëm.
Një hap i rëndësishëm në procesin e korrigjimit është duke testuar programet, d.m.th. duke e testuar atë duke futur një test - një grup të caktuar të dhënash fillestare, për të cilat rezultati i punës së blloqeve individuale ose i programit në tërësi dihet paraprakisht.
Shpesh, si pjesë e zhvillimit të një modeli informacioni, vendosen kufizime në të dhënat origjinale. Në këtë rast, programi duhet t'i përgjigjet hyrjes së vlerave të pasakta: të ndalojë punën ose të kërkojë rihyrje. Si rregull, programi siguron mbrojtje kundër futjes së gabuar të të dhënave ose veprimeve të tjera të paqëllimshme të përdoruesit. Më pas, gjatë procesit të testimit, kontrollohet cilësia e një mbrojtjeje të tillë.
Aftësia për të zgjedhur me sukses një test në të cilin ka shumë të ngjarë një gabim (nëse ka), dhe për të siguruar opsione të ndryshme për rrjedhën e procesit informatik, si dhe veprimet e përdoruesit (nganjëherë shumë të paparashikueshme), dhe, për rrjedhojë, për të mbrojtur programi nga çdo surprizë është një aftësi e madhe e programuesit.
Shembulli më i thjeshtë i një testi: nëse programi përmban degëzim, d.m.th. zgjedhja e një mënyre veprimi kërkohet në varësi të përmbushjes së kushtit, është e nevojshme të kontrollohet funksionimi i tij me ato të dhëna fillestare në të cilat kushti është i plotësuar dhe me ato në të cilat nuk plotësohet.
Deri vonë, fazat 4, 5 dhe 6 ishin fazat e nevojshme të zgjidhjes së problemit duke përdorur një kompjuter. Në të njëjtën kohë, gjuhët dhe sistemet e programimit ishin ato mjete softuerike me ndihmën e të cilave u krijuan programe të reja për të zgjidhur problemet e përdoruesve. Megjithatë, me zgjerimin e gamës së detyrave për të cilat përdoret kompjuteri, rritet numri i njerëzve që, duke mos qenë programues profesionistë, përdorin kompjuterin në punën e tyre.
Në këtë drejtim, janë krijuar një sërë mjetesh softuerike, të cilat janë baza teknologjitë e informacionit përdoret për të zgjidhur një sërë problemesh praktike, të tilla si përpunimi i tekstit dhe tabelat, krijimi i imazheve grafike, aksesi në informacionin e ruajtur në një bazë të dhënash, zgjidhja e një problemi matematikor, llogaritja e një strukture teknike dhe shumë më tepër. Për zgjidhjen e tyre, përdoruesi i kompjuterit ka në dispozicion një softuer të gjerë.
Në procesin e ndërtimit të modelit të informacionit të detyrës, përdoruesi përcakton se cilat veprime duhet të kryejë për të arritur rezultatin, dhe në përputhje me këtë vendos se cilin mjet softuerësh të përdorë. Nëse ai ka në dispozicion një program të përshtatshëm për zgjidhjen e këtij problemi, atëherë përdoruesi e zgjedh atë si mjet (DBMS, procesor i fletëllogaritjes, paketë matematikore etj.). Nëse nuk mund të përdorni një mjet të gatshëm softuer aplikimi, do t'ju duhet të përdorni teknologjinë e programimit.
7. Marrja dhe analiza e rezultateve
Cilado teknologji që përdoret për zgjidhjen e problemeve në një kompjuter, faza e nevojshme do të jetë marrja dhe analizimi i rezultatit: kontrollohet korrespondenca e rezultateve të marra me atë të pritur brenda kornizës së modelit të informacionit të ndërtuar të problemit, dhe gjithashtu kontrollohet. vlerësoi se si rezultati i marrë lidhet me praktikën reale.
Në këtë fazë, zbulohet se deri në çfarë mase modeli i ndërtuar i informacionit korrespondon me realitetin. Fakti është se sa më shumë veti të objekteve dhe fenomeneve të njihen si thelbësore dhe të merren parasysh, aq më shumë modeli pasqyron realitetin. Megjithatë, marrja parasysh e një numri të madh karakteristikash çon në një ndërlikim të modelit, vështirësi në shprehjen matematikore të marrëdhënieve midis karakteristikave. Zakonisht, ata përpiqen të gjejnë një ekuilibër midis plotësisë së korrespondencës së modelit të informacionit me gjendjen reale të punëve dhe kompleksitetit të tij në procesin e përsosjes së modelit (një rritje graduale e numrit të vetive thelbësore të marra parasysh).
Pyetje për t'u përgatitur për testin me temën "Modelimi, Algoritmizim, Programim"
formalizimi dhe algoritmi i proceseve të funksionimit të sistemeve.
Metodologjia për zhvillimin dhe zbatimin e makinerive të modeleve të sistemeve. Ndërtimi i modeleve konceptuale të sistemeve dhe formalizimi i tyre. Algoritmizimi i modeleve të sistemeve dhe zbatimi i tyre në makineri. Marrja dhe interpretimi i rezultateve të modelimit të sistemeve.
Metodologjia për zhvillimin dhe zbatimin e makinerive të modeleve të sistemeve.
Modelimi duke përdorur teknologjinë kompjuterike (kompjuter, AVM, GVK) bën të mundur studimin e mekanizmit të fenomeneve që ndodhin në një objekt real me shpejtësi të lartë ose të ulët, kur është e vështirë të
(ose e pamundur) për të gjurmuar ndryshimet që po ndodhin
për një kohë të shkurtër, ose kur marrja e rezultateve të besueshme shoqërohet me një eksperiment të gjatë.
Thelbi i modelimit të makinerive të sistemit konsiston në kryerjen e një eksperimenti në një kompjuter me një model, i cili është një paketë e caktuar softuerësh që përshkruan zyrtarisht dhe (ose) në mënyrë algoritmike sjelljen e elementeve të sistemit. S në procesin e funksionimit të tij, pra në ndërveprimin e tyre me njëri-tjetrin dhe mjedisin e jashtëm E.
Kërkesat e përdoruesit për modelin. Le të formulojmë kërkesat themelore për modelin M S.
1. Plotësia e modelit duhet t'i sigurojë përdoruesit aftësinë për të
marrjen e grupit të kërkuar të vlerësimeve të performancës
sisteme me saktësinë dhe besueshmërinë e kërkuar.
2. Fleksibiliteti i modelit duhet të bëjë të mundur riprodhimin
situata të ndryshme kur ndryshojnë strukturën, algoritmet
dhe parametrat e sistemit.
3. Kohëzgjatja e zhvillimit dhe zbatimit të një modeli të madh të sistemit
duhet të jetë sa më minimale, duke marrë parasysh kufizimet
mbi burimet në dispozicion.
4. Struktura e modelit duhet të jetë bllok, domethënë të lejojë
aftësia për të zëvendësuar, shtuar dhe përjashtuar disa pjesë
pa e ripunuar të gjithë modelin.
5. Mbështetja e informacionit duhet të ofrojë një mundësi
funksionimi efektiv i modelit me një bazë të dhënash të sistemeve të një të caktuar
6. Softueri dhe hardueri duhet të sigurojnë zbatimin efikas të makinës (përsa i përket shpejtësisë dhe kujtesës).
modele dhe komunikim i përshtatshëm me përdoruesin.
7. Zbatimi i synuar
(të planifikuara) eksperimente makinerie me një model sistemi duke përdorur
qasje analitike dhe simuluese në prani të burimeve të kufizuara kompjuterike.
Në simulimin makinerik të sistemit
S përcaktohen karakteristikat e procesit të funksionimit të tij
bazuar në modelin M, ndërtuar mbi bazën e inicialit të disponueshëm
informacion rreth objektit të modelimit. Me marrjen e informacionit të ri
rreth objektit, modeli i tij rishikohet dhe rafinohet
duke marrë parasysh informacionin e ri.
Mund të përdoret simulimi kompjuterik i sistemeve
në rastet e mëposhtme: a) për të studiuar sistemin S para se të projektohet, për të përcaktuar ndjeshmërinë e karakteristikës ndaj ndryshimeve në strukturën, algoritmet dhe parametrat e objektit të modelimit dhe mjedisit të jashtëm; b) në fazën e projektimit të sistemit S për analizimin dhe sintetizimin e varianteve të ndryshme të sistemit dhe zgjedhjen midis opsioneve konkurruese që do të plotësonin një kriter të caktuar për vlerësimin e efikasitetit të sistemit sipas kufizimeve të miratuara; c) pas përfundimit të projektimit dhe zbatimit të sistemit, domethënë gjatë funksionimit të tij, për të marrë informacione që plotësojnë rezultatet e testeve në terren (operimin) të një sistemi real dhe për të marrë parashikime të evolucionit (zhvillimit) të sistemi në kohë.
Fazat e modelimit të sistemit:
ndërtimi i një modeli konceptual të sistemit dhe formalizimi i tij;
algorithmizimi i modelit të sistemit dhe zbatimi i tij në makinë;
marrjen dhe interpretimin e rezultateve të modelimit të sistemit.
Le të rendisim këto nënfaza:
1.1-paraqitja e problemit të modelimit të makinerive të sistemit (qëllimet, detyrat për sistemin e krijuar, a) njohja e ekzistencës së problemit dhe nevojës për modelimin e makinës;
b) zgjedhjen e metodologjisë për zgjidhjen e problemit, duke marrë parasysh burimet në dispozicion; c) përcaktimin e shkallës së detyrës dhe mundësinë e ndarjes së saj në nëndetyra.);
1.2 - analiza e problemit të modelimit të sistemit (përzgjedhja e kritereve të vlerësimit, përzgjedhja e variablave endogjene dhe ekzogjene, përzgjedhja e metodave, kryerja e analizave paraprake të fazës së 2-të dhe të tretë);
1.3-Përcaktimi i kërkesave për informacionin fillestar për objektin e modelimit
dhe organizimi i mbledhjes së tij (kryer: a) përzgjedhjen e informacionit të nevojshëm për sistemin S dhe mjedisin e jashtëm E; b) përgatitja e të dhënave a priori; c) analiza e të dhënave eksperimentale të disponueshme; d) zgjedhjen e metodave dhe mjeteve të përpunimit paraprak të informacionit për sistemin);
1.4 - parashtrimi i hipotezave dhe supozimet (për funksionimin e sistemit, për proceset në studim);
1.5 - përcaktimi i parametrave dhe variablave të modelit (variablat hyrëse, outputi, parametrat e modelit, etj.);
1.6 - vendosja e përmbajtjes kryesore të modelit (struktura, algoritmet e sjelljes së tij);
1.7 - vërtetimi i kritereve për vlerësimin e efektivitetit të sistemit;
1.8 - përcaktimi i procedurave të përafrimit;
1.9 - përshkrimi i modelit konceptual të sistemit (a) përshkruan modelin konceptual në terma dhe koncepte abstrakte; b) jepet një përshkrim i modelit duke përdorur skema standarde matematikore; c) hipotezat dhe supozimet pranohen përfundimisht; d) vërteton zgjedhjen e procedurës për përafrimin e proceseve reale gjatë ndërtimit
1.10 - vërtetimi i modelit konceptual;
1.11 - përgatitja e dokumentacionit teknik për fazën e parë (a) formulimi i detajuar i problemit të modelimit të sistemit S; b) analiza e problemit të modelimit të sistemit; c) kriteret për vlerësimin e efektivitetit të sistemit; d) parametrat dhe variablat e modelit të sistemit; e) hipotezat dhe supozimet e miratuara në ndërtimin e modelit; f) përshkrimin e modelit në terma dhe koncepte abstrakte; g) një përshkrim të rezultateve të pritshme të modelimit të sistemit S.);
2.1 - ndërtimi i një diagrami logjik të modelit (ndërtimi i një diagrami sistemi, për shembull, sipas parimit të bllokut me të gjitha blloqet funksionale);
2.2 - marrja e marrëdhënieve matematikore (vendosja e të gjitha funksioneve që përshkruajnë sistemin);
2.3 - vërtetimi i modelit të sistemit; (kontrolluar: a) mundësi
zgjidhja e problemit; b) saktësinë e pasqyrimit të idesë në logjikën
skema; c) plotësinë e skemës logjike të modelit; d) korrektësia
marrëdhëniet matematikore të përdorura)
2.4 - përzgjedhja e mjeteve për modelim (zgjedhja përfundimtare e një kompjuteri, AVM ose GVM për procesin e modelimit, duke qenë se ato do të jenë të disponueshme dhe do të prodhojnë shpejt rezultate);
2.5 - hartimi i një plani për zbatimin e punës programuese (përcaktimi i detyrave dhe afateve për zbatimin e tyre, a) merret parasysh edhe zgjedhja e gjuhës (sistemi) e programimit të modelit; b) një tregues të llojit të kompjuterit dhe pajisjeve të nevojshme për simulimin; c) një vlerësim të sasisë së përafërt të memories së nevojshme operative dhe të jashtme; d) kostot e përafërta të kohës kompjuterike për modelim; e) koha e parashikuar e shpenzuar për programimin dhe korrigjimin e një programi në një kompjuter.);
2.6 -specifikimi dhe ndërtimi i diagramit të programit (hartimi i një bllok diagrami logjik),
2.7 - verifikimi dhe vërtetimi i skemës së programit (Verifikimi i programit - dëshmi se sjellja e programit korrespondon me specifikimin e programit);
2.8 - kryerja e programimit të modelit;
2.9 - kontrollimi i besueshmërisë së programit (është e nevojshme të kryhet: a) përkthimi i kundërt i programit në skemën origjinale; b) kontrollimi i pjesëve individuale të programit gjatë zgjidhjes së problemeve të ndryshme të testimit; c) kombinimi i të gjitha pjesëve të programit dhe kontrollimi i tij në tërësi në një shembull provë të modelimit të një versioni të sistemit S) ;
2.10 - përgatitja e dokumentacionit teknik për fazën e dytë (a) diagrami logjik i modelit dhe përshkrimi i tij; b) një skemë adekuate të programit dhe emërtimet e miratuara; c) tekstin e plotë të programit; d) një listë të sasive hyrëse dhe dalëse me shpjegime; e) udhëzimet për punën me programin; f) një vlerësim të kostos së kohës së kompjuterit për modelim me një tregues të burimeve të nevojshme kompjuterike);
3.1 - veshja e një eksperimenti makine me një model sistemi (përpilohet një plan eksperimenti me parametrat fillestarë dhe të gjitha kushtet, përcaktohet koha e simulimit);
3.2 - përcaktimi i kërkesave për pajisjet kompjuterike (çfarë kompjuterë nevojiten dhe sa kohë do të punojnë);
3.3 - kryerja e llogaritjeve të punës (zakonisht përfshin: a) përgatitjen e grupeve të të dhënave fillestare për futje në një kompjuter; b) verifikimin e të dhënave fillestare të përgatitura për futje; c) kryerjen e llogaritjeve në kompjuter; d) marrjen e të dhënave dalëse, d.m.th., rezultateve të simulimit.);
3.4 - analiza e rezultateve të modelimit të sistemit (analiza e të dhënave dalëse të sistemit dhe përpunimi i tyre i mëtejshëm);
3.5 - prezantimi i rezultateve të simulimit (paraqitje të ndryshme vizuale në formën e grafikëve, tabelave, diagrameve);
3.6 - interpretimi i rezultateve të simulimit (kalimi nga informacioni i marrë si rezultat i një eksperimenti makine me një model në një sistem real);
3.7 - përmbledhja e rezultateve të modelimit dhe nxjerrja e rekomandimeve (përcaktohen rezultatet kryesore, kontrollohen hipotezat e paraqitura);
3.8 - përgatitja e dokumentacionit teknik për fazën e tretë (a) plani për kryerjen e një eksperimenti makinerie; b) grupe të dhënash fillestare për modelim; c) rezultatet e modelimit të sistemit; d) analiza dhe vlerësimi i rezultateve të simulimit; e) konkluzionet e bazuara në rezultatet e fituara të simulimit; një tregues i mënyrave për të përmirësuar më tej modelin e makinës dhe fushat e mundshme të aplikimit të saj).
Kështu, procesi i modelimit të sistemit S reduktohet në zbatimin e nën-fazave të listuara, të grupuara në formën e tre fazave.
Në fazën e ndërtimit të një modeli konceptual Mx dhe formalizimi i tij, kryhet një studim i objektit të simuluar nga pikëpamja e nxjerrjes në pah të përbërësve kryesorë të procesit të funksionimit të tij, përcaktohen përafrimet e nevojshme dhe merret një skemë e përgjithësuar e modelit të sistemit. S, e cila shndërrohet në modelin e makinës Mm në fazën e dytë të modelimit me algoritmi dhe programim sekuencial të modelit.
Faza e tretë e fundit e modelimit të sistemit reduktohet në kryerjen, sipas planit të marrë, llogaritjet e punës në kompjuter duke përdorur softuerin dhe mjetet e zgjedhura harduerike, marrjen dhe interpretimin e rezultateve të modelimit të sistemit S, duke marrë parasysh ndikimin e mjedisin e jashtëm E.
Ndërtimi i modeleve konceptuale të sistemeve dhe formalizimi i tyre.
Në fazën e parë të modelimit - ndërtimit të makinerive model konceptual Mh e sistemit S dhe formalizimi i tij - është formuluar modeloni dhe ndërtoni skemën e saj formale, pra kryesore qëllimi i kësaj faze është të largohet nga një përshkrim kuptimplotë
kundërshtojnë modelin e tij matematikor, me fjalë të tjera, procesin e formalizimit.
Mënyra më racionale është ndërtimi i një modeli të sistemit që funksionon sipas parimit të bllokut.
Në këtë rast, mund të dallohen tre grupe autonome blloqesh të një modeli të tillë. Blloqet e grupit të parë përfaqësojnë një simulator të mjedisit të jashtëm. E në sistemin 5; blloqet e grupit të dytë janë në fakt një model i procesit të funksionimit të sistemit në studim S; blloqe të grupit të tretë - ndihmës
dhe përdoren për zbatimin me makinë të blloqeve të dy grupeve të para, si dhe për fiksimin dhe përpunimin e rezultateve të simulimit.
Modeli konceptual - shfaqen nënproceset e sistemit, në sistemin bllok fshihen proceset që mund të injorohen (nuk ndikojnë në funksionimin e modelit).
Më shumë rreth vizatimit. Kalimi nga përshkrimi i sistemit në modelin e tij në këtë interpretim reduktohet në përjashtimin nga shqyrtimi i disa elementeve dytësore të përshkrimit (elementet
j _ 8,39 - 41,43 - 47). Supozohet se ato nuk kanë një efekt të rëndësishëm në rrjedhën e proceseve të studiuara duke përdorur
modele. Një pjesë e elementeve (14,15, 28, 29, 42) zëvendësohet me lidhje pasive h, duke pasqyruar vetitë e brendshme të sistemit (Fig. 3.2, b). Disa nga elementet (1 - 4.10.11, 24L 25) - zëvendësohet nga faktorët hyrës X dhe efektet e mjedisit të jashtëm v - Janë të mundshme edhe zëvendësimet e kombinuara: elementet 9, 18, 19, 32, 33 zëvendësohet nga komunikimi pasiv A2 dhe ndikimi i mjedisit të jashtëm E.
Elementet 22,23.36.37 pasqyrojnë ndikimin e sistemit në mjedisin e jashtëm y.
Modelet matematikore të proceseve. Pas kalimit nga përshkrimi
sistemi i simuluar S ndaj modelit të saj Mv ndërtuar në bllok
parimi, është e nevojshme të ndërtohen modele matematikore të proceseve,
ndodhin në blloqe të ndryshme. Modeli matematik
është një grup marrëdhëniesh (për shembull, ekuacione,
kushtet logjike, operatorët) që përcaktojnë karakteristikat
procesi i funksionimit të sistemit S varet nga
struktura e sistemit, algoritmet e sjelljes, parametrat e sistemit,
ndikimet mjedisore E, kushtet dhe koha fillestare.
Algoritmizimi i modeleve të sistemeve dhe zbatimi i tyre në makineri.
Në fazën e dytë të modelimit - faza e algorithmizimit të modelit
dhe zbatimi i tij në makinë - u formua një model matematikor
në fazën e parë, ajo mishërohet në një makinë specifike
model. Zbatimi praktik i sistemit.
Ndërtimi i algoritmeve të modelimit.
Procesi i funksionimit të sistemit S mund të konsiderohet si një ndryshim vijues në gjendjet e tij z = z (z1 (t), z2 (t),..., zk (t)) në hapësirën k-dimensionale. Është e qartë se detyra e modelimit të procesit të funksionimit të sistemit në studim Sështë ndërtimi i funksioneve z, në bazë të të cilave është e mundur të llogaritet
karakteristikat e procesit të funksionimit të sistemit.
Për këtë, marrëdhëniet që lidhin funksionet z (shtetet) me variabla, parametra dhe kohë, si dhe kushte fillestare.
Parimi i konsideruar i ndërtimit të algoritmeve të modelimit quhet parimi At. Ky është parimi më universal që ju lejon të përcaktoni gjendjet vijuese të procesit të funksionimit të sistemit. S në intervale të caktuara
Në. Por nga pikëpamja e shpenzimit të kohës kompjuterike, ndonjëherë rezulton të jetë joekonomike.
Kur merren parasysh proceset e funksionimit të disa sistemeve, mund të zbulohet se ato karakterizohen nga dy lloje gjendjesh:
1) e veçantë, e natyrshme vetëm në procesin e funksionimit të sistemit
në disa momente të kohës (momentet e mbërritjes së të dhënave
ose veprimet e kontrollit, shqetësimet e mjedisit të jashtëm, etj.);
2) jo njëjës, në të cilën procesi është gjatë gjithë pjesës tjetër të kohës.
Gjendjet e veçanta karakterizohen gjithashtu nga fakti se funksionet e gjendjeve zi (t) dhe momentet kohore ndryshojnë befas, dhe ndërmjet gjendjeve të veçanta ndryshimi i koordinatave zi (t) ndodh pa probleme dhe vazhdimisht ose nuk ndodh fare. Kështu që
mënyrë, duke ndjekur modelimin e sistemit S vetëm për gjendjet e tij të veçanta në ato momente kohore kur ndodhin këto gjendje, është e mundur të merret informacioni i nevojshëm për ndërtimin e funksioneve. z (t). Natyrisht, për llojin e përshkruar të sistemeve, algoritmet e modelimit mund të ndërtohen sipas "parimit të gjendjeve speciale". Le të tregojmë një ndryshim të gjendjes në formë kërcimi (rele). z si bz, dhe "parimi i shteteve speciale" - si parimi bz.
Për shembull, për një sistem të radhës (Q-diagrame) si gjendje speciale, gjendjet mund të zgjidhen në momentet e marrjes së kërkesave për shërbim në pajisjen P dhe në momentet e përfundimit të shërbimit të kërkesave sipas kanaleve. TE, kur gjendja e sistemit,
e vlerësuar nga numri i aplikacioneve në të, ndryshon befas.
Një formë e përshtatshme e paraqitjes së strukturës logjike të modeleve të proceseve të funksionimit të sistemeve dhe programeve të makinerive është një diagram. Në faza të ndryshme të modelimit, hartohen diagrame logjike të përgjithësuara dhe të detajuara të algoritmeve të modelimit, si dhe diagramet e programit.
Skema e përgjithësuar (e zmadhuar) e algoritmit të modelimit vendos procedurën e përgjithshme për modelimin e sistemit pa ndonjë detaj specifik. Diagrami i përgjithësuar tregon se çfarë duhet bërë në hapin tjetër të simulimit, për shembull, drejtohuni te gjeneratori i numrave të rastësishëm.
Diagrami i detajuar i algoritmit të modelimit përmban sqarime që nuk janë të disponueshme në skemën e përgjithshme. Diagrami i detajuar tregon jo vetëm se çfarë duhet bërë në hapin tjetër të modelimit të sistemit, por edhe si ta bëjmë atë.
Diagrami logjik i algoritmit të modelimit paraqet strukturën logjike të modelit të procesit të funksionimit të sistemit S. Një diagram logjik tregon një sekuencë të renditur në kohë të operacioneve logjike të lidhura me zgjidhjen e një problemi simulimi.
Skema e programit tregon rendin e zbatimit të softuerit të algoritmit të modelimit duke përdorur softuer specifik. Diagrami i programit është një interpretim i diagramit logjik të algoritmit të modelimit nga zhvilluesi i programit bazuar në një gjuhë specifike algoritmike.
Marrja dhe interpretimi i rezultateve të modelimit të sistemeve.
Në fazën e tretë të modelimit - fazën e marrjes dhe interpretimit të rezultateve të modelimit - një kompjuter përdoret për të kryer llogaritjet e punës sipas një programi të përpiluar dhe debuguar.
Rezultatet e këtyre llogaritjeve bëjnë të mundur analizimin dhe formulimin e përfundimeve në lidhje me karakteristikat e procesit të funksionimit të sistemit të modeluar. S.
Gjatë një eksperimenti kompjuterik, studiohet sjellja e modelit të hulumtuar. M procesi i funksionimit të sistemit S në një interval kohor të caktuar.
Shpesh përdoren kritere më të thjeshta vlerësimi, për shembull, probabiliteti i një gjendjeje të caktuar të sistemit në një moment të caktuar kohor. t *, mungesa e dështimeve dhe dështimeve në sistem në interval, etj. Gjatë interpretimit të rezultateve të simulimit, llogariten karakteristika të ndryshme statistikore që duhet të llogariten.
B.Ya. Sovjetikët, S.A. Yakovlev
Modelimi i sistemit. Ed. 4. - M .: Shkolla e lartë, 2005 .-- S. 84-106.
Dërgoni punën tuaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin e mëposhtëm
Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.
Postuar ne http://www.allbest.ru/
Postuar ne http://www.allbest.ru/
Prezantimi
1. Rishikim analitik i metodave dhe mjeteve ekzistuese për zgjidhjen e problemit
1.1 Koncepti dhe llojet e modelimit
1.2 Metodat e llogaritjes numerike
1.3 Koncepti i përgjithshëm i metodës së elementeve të fundme
2. Analiza algoritmike e problemit
2.1 Deklarata e problemit
2.2 Përshkrimi i modelit matematik
2.3 Grafiku i rrjedhës së algoritmit
3. Implementimi softuerik i detyrës
3.1 Devijimet dhe tolerancat e filetove cilindrike të tubave
3.2 Zbatimi i devijimeve dhe tolerancave të fijeve cilindrike të tubave në softuerin "Compass"
3.3 Zbatimi i detyrës në gjuhën e programimit C #
3.4 Zbatimi i modelit të strukturës në paketën ANSYS
3.5 Hetimi i rezultateve të fituara
konkluzioni
Lista e literaturës së përdorur
Prezantimi
Në botën moderne, është gjithnjë e më e nevojshme të parashikohet sjellja e sistemeve fizike, kimike, biologjike dhe të tjera. Një nga mënyrat për të zgjidhur problemin është përdorimi i një drejtimi shkencor mjaft të ri dhe përkatës - modelimi kompjuterik, një tipar karakteristik i të cilit është një vizualizim i lartë i fazave të llogaritjeve.
Kjo punë i kushtohet studimit të modelimit kompjuterik në zgjidhjen e problemeve të aplikuara. Modele të tilla përdoren për të marrë informacione të reja rreth objektit të modeluar për një vlerësim të përafërt të sjelljes së sistemeve. Në praktikë, modele të tilla përdoren në mënyrë aktive në fusha të ndryshme të shkencës dhe prodhimit: fizikë, kimi, astrofizikë, mekanikë, biologji, ekonomi, meteorologji, sociologji dhe shkenca të tjera, si dhe në probleme të aplikuara dhe teknike në fusha të ndryshme të radio-elektronikës. , inxhinieri mekanike, automobilistike dhe të tjera. Arsyet për këtë janë të dukshme: dhe kjo është aftësia për të krijuar shpejt një model dhe për të bërë shpejt ndryshime në të dhënat origjinale, për të futur dhe rregulluar parametra shtesë të modelit. Një shembull është studimi i sjelljes së ndërtesave, pjesëve dhe strukturave nën stres mekanik, parashikimi i forcës së strukturave dhe mekanizmave, modelimi i sistemeve të transportit, projektimi i materialeve dhe sjellja e tij, projektimi i automjeteve, parashikimi i motit, imitimi i funksionimit të pajisjeve elektronike, simulimi i testeve të përplasjes, testeve të forcës dhe përshtatshmërisë së tubacioneve, sistemeve termike dhe hidraulike.
Qëllimi i punës së lëndës është studimi i algoritmeve të modelimit kompjuterik, si metoda e elementeve të fundme, metoda e diferencës kufitare, metoda e diferencës së fundme me aplikim të mëtejshëm praktik për llogaritjen e lidhjeve me fileto për forcë; Zhvillimi i një algoritmi për zgjidhjen e një problemi të caktuar me zbatimin e mëvonshëm në formën e një produkti softuer; të sigurojë saktësinë e kërkuar të llogaritjes dhe të vlerësojë përshtatshmërinë e modelit duke përdorur produkte të ndryshme softuerike.
1 ... Rishikimi analitik i metodave dhe mjeteve ekzistuese për zgjidhjen e problemit
1.1 Koncepti dhe llojet e modelevedheracionimi
Problemet kërkimore të zgjidhura duke modeluar sisteme të ndryshme fizike mund të ndahen në katër grupe:
1) Probleme të drejtpërdrejta, në zgjidhjen e të cilave sistemi në studim specifikohet nga parametrat e elementeve të tij dhe parametrat e mënyrës, strukturës ose ekuacioneve fillestare. Kërkohet të përcaktohet reagimi i sistemit ndaj forcave që veprojnë mbi të (perturbacionet).
2) Probleme inverse, në të cilat, sipas një reaksioni të njohur të sistemit, kërkohet të gjenden forcat (perturbacionet) që kanë shkaktuar një reagim të caktuar dhe duke e detyruar sistemin në shqyrtim të vijë në një gjendje të caktuar.
3) Probleme inverse që kërkojnë përcaktimin e parametrave të sistemit sipas rrjedhës së njohur të procesit, të përshkruar nga ekuacionet diferenciale dhe vlerat e forcave dhe reagimet ndaj këtyre forcave (perturbacione).
4) Probleme induktive, zgjidhja e të cilave synon të hartojë ose të përsosë ekuacionet që përshkruajnë proceset që ndodhin në një sistem, vetitë e të cilave (shqetësimet dhe reagimet ndaj tyre) janë të njohura.
Në varësi të natyrës së proceseve të studiuara në sistem, të gjitha llojet e modelimit mund të ndahen në grupet e mëposhtme:
Deterministik;
Stokastike.
Modelimi deterministik shfaq procese përcaktuese, d.m.th. proceset në të cilat supozohet mungesa e ndonjë ndikimi të rastësishëm.
Modelimi stokastik shfaq procese dhe ngjarje probabiliste. Në këtë rast analizohen një sërë realizimesh të procesit të rastësishëm dhe vlerësohen karakteristikat mesatare, d.m.th. një grup zbatimesh homogjene.
Në varësi të sjelljes së objektit me kalimin e kohës, modelimi klasifikohet në një nga dy llojet:
Statike;
Dinamik.
Modelimi statik përdoret për të përshkruar sjelljen e një objekti në çdo moment në kohë, dhe modelimi dinamik pasqyron sjelljen e një objekti në kohë.
Në varësi të formës së paraqitjes së objektit (sistemit), mund të dallohen
Modelimi fizik;
Modelimi matematik.
Modelimi fizik ndryshon nga vëzhgimi i një sistemi real (eksperiment natyror) në atë që hulumtimi kryhet në modele që ruajnë natyrën e fenomeneve dhe kanë ngjashmëri fizike. Një shembull është një model i një avioni që po hetohet në një tunel me erë. Në procesin e modelimit fizik vendosen disa karakteristika të mjedisit të jashtëm dhe hulumtohet sjellja e modelit nën ndikimet e jashtme të dhëna. Modelimi fizik mund të bëhet në shkallë kohore reale dhe joreale.
Modelimi matematik kuptohet si procesi i vendosjes së një korrespondence me një objekt real të caktuar të një objekti matematikor, i quajtur model matematik, dhe studimi i këtij modeli në një kompjuter për të marrë karakteristikat e objektit real në shqyrtim.
Modelet matematikore ndërtohen në bazë të ligjeve të zbuluara nga shkencat themelore: fizika, kimia, ekonomia, biologjia, etj. Në fund të fundit, një ose një model tjetër matematikor zgjidhet në bazë të kriterit të praktikës, të kuptuar në një kuptim të gjerë. Pasi të jetë formuar modeli, është e nevojshme të hulumtohet sjellja e tij.
Çdo model matematikor, si çdo tjetër, përshkruan një objekt real vetëm me një shkallë të përafrimit me realitetin. Prandaj, në procesin e modelimit, është e nevojshme të zgjidhet problemi i korrespondencës (përshtatshmërisë) të modelit matematik dhe sistemit, d.m.th. për të kryer kërkime shtesë mbi përputhshmërinë e rezultateve të simulimit me situatën reale.
Modelimi matematik mund të ndahet në grupet e mëposhtme:
Analitike;
Imitim;
Të kombinuara.
Me ndihmën e modelimit analitik, studimi i një objekti (sistemi) mund të kryhet nëse dihen varësi të qarta analitike që lidhin karakteristikat e kërkuara me kushtet fillestare, parametrat dhe variablat e sistemit.
Sidoqoftë, varësi të tilla mund të merren vetëm për sisteme relativisht të thjeshta. Me ndërlikimin e sistemeve, studimi i tyre me metoda analitike has në vështirësi të theksuara, shpeshherë të pakapërcyeshme.
Në simulim, algoritmi që zbaton modelin riprodhon në kohë procesin e funksionimit të sistemit dhe simulohen dukuritë elementare që përbëjnë procesin, duke ruajtur strukturën logjike, e cila bën të mundur marrjen e informacionit për gjendjet e procesit. në momente të caktuara kohore në çdo hallkë të sistemit duke përdorur të dhënat fillestare.
Avantazhi kryesor i simulimit mbi modelimin analitik është aftësia për të zgjidhur probleme më komplekse. Modelet e simulimit bëjnë të mundur që thjesht të merren parasysh faktorë të tillë si prania e elementeve diskrete dhe të vazhdueshme, karakteristikat jolineare të elementeve të sistemit, ndikimet e shumta të rastësishme, etj.
Aktualisht, simulimi është shpesh metoda e vetme praktikisht e disponueshme për marrjen e informacionit rreth sjelljes së një sistemi, veçanërisht në fazën e projektimit.
Modelimi i kombinuar (analitik dhe simulues) ju lejon të kombinoni avantazhet e modelimit analitik dhe simulues.
Kur ndërtohen modele të kombinuara, kryhet një zbërthim paraprak i procesit të funksionimit të objektit në nënproceset përbërëse të tij dhe për ato prej tyre, ku është e mundur, përdoren modele analitike, dhe për pjesën tjetër të nënproceseve, modele simulimi. ndërtuar.
Nga pikëpamja e përshkrimit të objektit dhe në varësi të natyrës së tij, modelet matematikore mund të ndahen në modele:
analog (i vazhdueshëm);
dixhitale (diskrete);
analog-dixhital.
Një model analog kuptohet si një model i ngjashëm, i cili përshkruhet nga ekuacionet që lidhin sasi të vazhdueshme. Një model dixhital kuptohet si një model që përshkruhet nga ekuacionet që lidhin sasi diskrete të përfaqësuara në formë dixhitale. Analog-dixhital i referohet një modeli që mund të përshkruhet me ekuacione që lidhin sasi të vazhdueshme dhe diskrete.
1.2 Metodat numerike përMeçift
Të zgjidhësh një problem për një model matematikor do të thotë të tregosh një algoritëm për marrjen e rezultatit të kërkuar nga të dhënat fillestare.
Algoritmet e zgjidhjeve ndahen në mënyrë konvencionale në:
algoritme të sakta që ju lejojnë të merrni rezultatin përfundimtar në një numër të kufizuar veprimesh;
metoda të përafërta - lejojnë, për shkak të disa supozimeve, të zvogëlojnë zgjidhjen e një problemi me një rezultat të saktë;
metodat numerike - përfshijnë zhvillimin e një algoritmi që ofron një zgjidhje me një gabim të caktuar të kontrolluar.
Zgjidhja e problemeve në mekanikën strukturore shoqërohet me vështirësi të mëdha matematikore, të cilat kapërcehen me ndihmën e metodave numerike, të cilat bëjnë të mundur marrjen e zgjidhjeve të përafërta, por qëllime praktike të kënaqshme, duke përdorur kompjuterin.
Një zgjidhje numerike përftohet duke diskretizuar dhe algjebrizuar problemin e vlerës kufitare. Diskretizimi është zëvendësimi i një grupi të vazhdueshëm me një grup diskrete pikash. Këto pika quhen nyje rrjeti dhe vetëm në to kërkohen vlerat e funksionit. Në këtë rast, funksioni zëvendësohet nga një grup i fundëm i vlerave të tij në pikat e rrjetit. Duke përdorur vlerat në pikat e rrjetit, mund të përafroni derivatet e pjesshme. Si rezultat, ekuacioni diferencial i pjesshëm shndërrohet në ekuacione algjebrike (algjebrizimi i problemit të vlerës kufitare).
Varësisht nga metodat e kryerjes së diskretimit dhe algjebrizimit dallohen metoda të ndryshme.
Metoda e parë e përdorur gjerësisht për zgjidhjen e problemeve të vlerës kufitare është metoda e diferencës së fundme (FCD). Në këtë metodë, diskretimi konsiston në mbulimin e zonës së zgjidhjes me një rrjet dhe zëvendësimin e një grupi të vazhdueshëm pikash me një grup diskrete. Shpesh përdoret një rrjet me hapësirë konstante (rrjet i rregullt).
Algoritmi MCS përbëhet nga tre faza:
1. Ndërtimi i një rrjetë në një zonë të caktuar. Vlerat e përafërta të funksionit (vlerat nodale) përcaktohen në nyjet e rrjetit. Grupi i vlerave të nyjeve është një funksion i rrjetit.
2. Derivatet e pjesshme zëvendësohen me shprehje diferenciale. Në këtë rast, funksioni i vazhdueshëm përafrohet me funksionin e rrjetit. Rezultati është një sistem ekuacionesh algjebrike.
3. Zgjidhja e sistemit rezultues të ekuacioneve algjebrike.
Një metodë tjetër numerike është metoda e elementeve kufitare (BEM). Ai bazohet në marrjen në konsideratë të një sistemi ekuacionesh që përfshin vetëm vlerat e variablave në kufijtë e domenit. Skema e kampionimit kërkon që vetëm sipërfaqja të ndahet. Kufiri i rajonit është i ndarë në një sërë elementësh dhe konsiderohet se është e nevojshme të gjendet një zgjidhje e përafërt që përafrohet me problemin fillestar të vlerës kufitare. Këto elemente quhen elemente kufitare. Diskretizimi i vetëm kufirit çon në një sistem më të vogël ekuacionesh për problemin sesa diskretizimi i të gjithë trupit. IGE zvogëlon dimensionin e problemit origjinal me një.
Metoda e elementeve të fundme (FEM) përdoret gjerësisht në projektimin e objekteve të ndryshme teknike. Shfaqja e metodës së elementeve të fundme shoqërohet me zgjidhjen e problemeve të kërkimit hapësinor në vitet 1950. Aktualisht, fusha e aplikimit të metodës së elementeve të fundme është shumë e gjerë dhe mbulon të gjitha problemet fizike që mund të përshkruhen me ekuacione diferenciale. Përparësitë më të rëndësishme të metodës së elementeve të fundme janë si më poshtë:
1. Vetitë materiale të elementeve ngjitur nuk duhet të jenë të njëjta. Kjo lejon që metoda të zbatohet në trupa të përbërë nga materiale të shumta.
2. Rajoni i lakuar mund të përafrohet me elementë të drejtë ose të përshkruhet saktësisht me elementë të lakuar.
3. Madhësitë e elementeve mund të jenë të ndryshueshme. Kjo ju lejon të zmadhoni ose rafinoni rrjetën e zonës duke u ndarë në elementë, nëse është e nevojshme.
4. Duke përdorur metodën e elementeve të fundme, nuk është e vështirë të merren parasysh kushtet kufitare me ngarkesë sipërfaqësore thyerëse, si dhe kushtet kufitare të përziera.
Zgjidhja e problemeve FEM përmban hapat e mëposhtëm:
1.Ndarja e një zone të caktuar në elemente të fundme. Numërimi i nyjeve dhe elementeve.
2. Ndërtimi i matricave të ngurtësisë së elementeve të fundme.
3. Reduktimi i ngarkesave dhe veprimeve të aplikuara ndaj elementeve të fundme ndaj forcave nodale.
4. Formimi i sistemit të përgjithshëm të ekuacioneve; duke marrë parasysh kushtet kufitare në të. Zgjidhja e sistemit rezultues të ekuacioneve.
5. Përcaktimi i sforcimeve dhe sforcimeve në elementet e fundme.
Disavantazhi kryesor i FEM është nevoja për të diskretizuar të gjithë trupin, gjë që çon në një numër të madh elementësh të fundëm, dhe, për rrjedhojë, detyra të panjohura. Për më tepër, FEM ndonjëherë çon në ndërprerje në vlerat e sasive të studiuara, pasi procedura e metodës imponon kushte vazhdimësie vetëm në nyje.
Për të zgjidhur këtë problem, u zgjodh metoda e elementeve të fundme, pasi është më optimale për llogaritjen e një strukture me një formë gjeometrike komplekse.
1.3 Koncepti i përgjithshëm i metodës së elementeve të fundme
Metoda e elementeve të fundme konsiston në ndarjen e modelit matematik të një strukture në disa elementë, të quajtur elementë të fundëm. Elementet janë njëdimensionale, dydimensionale dhe shumëdimensionale. Një shembull i elementeve të fundme është dhënë në figurën 1. Lloji i elementit varet nga kushtet fillestare. Bashkësia e elementeve në të cilat ndahet struktura quhet rrjetë e elementeve të fundme.
Metoda e elementeve të fundme në përgjithësi përbëhet nga fazat e mëposhtme:
1. Ndarja e rajonit në elemente të fundme. Ndarja e një zone në elementë zakonisht fillon nga kufiri i saj, në mënyrë që të përafrohet më saktë forma e kufirit. Pastaj rajonet e brendshme ndahen. Ndarja e një zone në elementë shpesh bëhet në disa faza. Së pari, ato ndahen në pjesë të mëdha, kufijtë midis të cilave ndryshojnë vetitë e materialeve, gjeometria dhe ngarkesa e aplikuar. Pastaj secila nën-zone ndahet në elemente. Pas ndarjes së zonës në elemente të fundme, nyjet numërohen. Numërimi do të ishte një detyrë e parëndësishme nëse nuk do të ndikonte në efikasitetin e llogaritjeve të mëvonshme. Nëse marrim parasysh sistemin rezultues të ekuacioneve lineare, mund të shohim se disa elementë jo zero në matricën e koeficientëve ndodhen midis dy rreshtave, kjo distancë quhet gjerësia e brezit të matricës. Është numërimi i nyjeve që ndikon në gjerësinë e brezit, që do të thotë se sa më i gjerë të jetë gjerësia e brezit, aq më shumë përsëritje nevojiten për të marrë përgjigjen e dëshiruar.
softueri i algoritmit të simulimit ansys
Figura 1 - Disa elemente të fundme
2. Përcaktimi i funksionit përafrues për çdo element. Në këtë fazë, funksioni i dëshiruar i vazhdueshëm zëvendësohet nga një funksion i vazhdueshëm pjesë-pjesë i përcaktuar në grupin e elementeve të fundme. Kjo procedurë mund të kryhet një herë për një element tipik të zonës dhe më pas funksioni që rezulton mund të përdoret për elementë të tjerë të zonës të të njëjtit lloj.
3. Kombinimi i elementeve të fundme. Në këtë fazë, ekuacionet që lidhen me elementët individualë kombinohen, domethënë në një sistem ekuacionesh algjebrike. Sistemi që rezulton është një model i funksionit të dëshiruar të vazhdueshëm. Marrim matricën e ngurtësisë.
4. Zgjidhja e sistemit rezultues të ekuacioneve algjebrike. Ndërtimi real përafrohet nga qindra elementë të fundëm, lindin sisteme ekuacionesh me shumë qindra e mijëra të panjohura.
Zgjidhja e sistemeve të tilla të ekuacioneve është problemi kryesor në zbatimin e metodës së elementeve të fundme. Metodat e zgjidhjes varen nga madhësia e sistemit zgjidhës të ekuacioneve. Në këtë drejtim, janë zhvilluar metoda të veçanta të ruajtjes së matricës së ngurtësisë, të cilat bëjnë të mundur uljen e sasisë së RAM-it të kërkuar për këtë. Matricat e ngurtësisë përdoren në secilën metodë të analizës së forcës duke përdorur një rrjetë me elemente të fundme.
Për të zgjidhur sistemet e ekuacioneve, përdoren metoda të ndryshme numerike, të cilat varen nga matrica që rezulton, kjo është qartë e dukshme në rastin kur matrica nuk është simetrike, në këtë rast metoda të tilla si metoda e gradientit të konjuguar nuk mund të përdoren.
Në vend të përcaktimit të ekuacioneve, shpesh përdoret një qasje variacionale. Ndonjëherë kushti vendoset për të siguruar një ndryshim të vogël midis zgjidhjeve të përafërta dhe të vërteta. Meqenëse numri i të panjohurave në sistemin përfundimtar të ekuacioneve është i madh, përdoret shënimi i matricës. Aktualisht, ekzistojnë një numër i mjaftueshëm metodash numerike për zgjidhjen e një sistemi ekuacionesh, gjë që e bën më të lehtë marrjen e një rezultati.
2. Analiza algoritmike e problemit
2 .1 Paraqitja e problemit
Kërkohet të zhvillohet një aplikacion që simulon gjendjen sforcim-deformim të një strukture të sheshtë, për të kryer një llogaritje të ngjashme në sistemin Ansys.
Për të zgjidhur problemin, është e nevojshme: të ndahet zona në elemente të fundme, të numërohen nyjet dhe elementet, të vendosen karakteristikat e materialit dhe kushtet kufitare.
Të dhënat fillestare për projektin janë një diagram i një strukture të sheshtë me një ngarkesë të shpërndarë dhe ankorim të aplikuar (Shtojca A), vlerat e karakteristikave të materialit (moduli i elasticitetit -2 * 10 ^ 5 Pa, raporti i Poisson -0,3) , ngarkesa 5000N.
Rezultati i punës së kursit është marrja e zhvendosjeve të pjesës në secilën nyje.
2.2 Përshkrimi i modelit matematik
Për të zgjidhur këtë problem, përdoret metoda e elementeve të fundme të përshkruara më sipër. Pjesa ndahet në elemente të fundme trekëndore me nyje i, j, k (Figura 2).
Figura 2 - Paraqitja e trupit me elemente të fundme.
Zhvendosjet e secilës nyje kanë dy komponentë, formula (2.1):
gjashtë komponentë të zhvendosjeve të nyjeve të elementeve formojnë një vektor zhvendosjeje (e):
Zhvendosja e çdo pike brenda elementit të fundëm përcaktohet nga relacionet (2.3) dhe (2.4):
Kur (2.3) dhe (2.4) kombinohen në një ekuacion, fitohet relacioni i mëposhtëm:
Deformimet dhe zhvendosjet lidhen si më poshtë:
Duke zëvendësuar (2.5) në (2.6), marrim relacionin (2.7):
Lidhja (2.7) mund të përfaqësohet si:
ku [B] quhet matricë gradienti e formës (2.9):
Funksionet e formës varen në mënyrë lineare nga koordinatat x, y, dhe për këtë arsye matrica e gradientit nuk varet nga koordinatat e një pike brenda elementit të fundëm, dhe deformimet dhe sforcimet brenda elementit të fundëm janë konstante në këtë rast.
Në një gjendje të deformuar të rrafshët në një material izotropik, matrica e konstanteve elastike [D] përcaktohet nga formula (2.10):
ku E është moduli i elasticitetit, është raporti i Poisson-it.
Matrica e ngurtësisë së elementit të fundëm ka formën:
ku h e është trashësia, dhe e është sipërfaqja e elementit.
Ekuacioni i ekuilibrit për nyjen i-të është:
Ekziston metoda e mëposhtme për të marrë parasysh kushtet e fiksimit. Le të ketë një sistem N ekuacionesh (2.13):
Në rastin kur njëri nga mbështetësit është i palëvizshëm, d.m.th. U i = 0, përdorni procedurën e mëposhtme. Le të jetë U 2 = 0, atëherë:
domethënë, rreshti dhe kolona përkatëse vendosen në zero, dhe elementi diagonal vendoset në një. Prandaj, F 2 është gjithashtu e barabartë me zero.
Për të zgjidhur sistemin që rezulton, ne zgjedhim metodën e Gausit. Algoritmi i zgjidhjes Gaussian ndahet në dy faza:
1. lëvizje e drejtpërdrejtë: me anë të shndërrimeve elementare mbi vija, sistemi sillet në formë shkallëzore ose trekëndore ose konstatohet se sistemi është i papajtueshëm. Përzgjidhet linja zgjidhëse k-th, ku k = 0 ... n - 1, dhe për çdo rresht tjetër kryhet transformimi i elementeve.
për i = k + 1, k + 2… n-1; j = k + 1, k + 2 ... n.
2. anasjelltas: kryhet përcaktimi i vlerave të të panjohurave. Vlera e ndryshores x n llogaritet nga ekuacioni i fundit i sistemit të transformuar, pas së cilës bëhet i mundur përcaktimi i ndryshores x n -1 nga ekuacioni i parafundit, e kështu me radhë.
2. 3 Diagrami i algoritmit
Diagrami grafik i paraqitur i algoritmit tregon sekuencën kryesore të veprimeve të kryera gjatë modelimit të një pjese strukturore. Në bllokun 1 futen të dhënat fillestare. Bazuar në të dhënat e futura, hapi tjetër është ndërtimi i një rrjete të elementeve të fundme. Më tej, në bllokun 3 dhe 4, respektivisht, janë ndërtuar matricat e ngurtësisë lokale dhe globale. Në bllokun 5, sistemi që rezulton zgjidhet me metodën Gaussian. Në bazë të vendimit në bllokun 6, përcaktohen zhvendosjet e dëshiruara në nyje, dhe rezultatet dalin. Një diagram i shkurtër grafik i algoritmit është paraqitur në Figurën 7.
Figura 7 - Diagrami grafik i algoritmit
3 . Rrethgramzbatimin e detyrës
3.1 Devijimet dhe tolerancat e filetove cilindrike të tubave
Fije cilindrike e tubit (GOST 6357-73) ka një profil trekëndor me maja dhe lugina të rrumbullakosura. Kjo fillesë përdoret kryesisht për lidhjen e tubave, pajisje tubash dhe pajisje.
Për të arritur ngushtësinë e duhur të lidhjes, midis zgavrave të bulonave dhe zgjatimeve të dadove në boshllëqet e formuara nga vendndodhja e fushave të tolerancës vendosen materiale speciale mbyllëse (fije liri, fije me plumb të kuq etj.).
Devijimet kufitare të elementeve të filetimit të tubit cilindrikë për diametrin "1" të filetave të jashtme dhe të brendshme janë dhënë në Tabelat 1 dhe 2, respektivisht.
Tabela 1 - devijimet e fijes së jashtme cilindrike të tubit (sipas GOST 6357 - 73)
Tabela 2 - devijimet e fijes së brendshme cilindrike të tubit (sipas GOST 6357 - 73)
Kufizoni devijimet e fillit të jashtëm të diametrit minimal të jashtëm, formula (3.1):
dmin = dн + ei (3.1)
ku dн është madhësia nominale e diametrit të jashtëm.
Kufizoni devijimet e fillit të jashtëm të diametrit maksimal të jashtëm, të llogaritur me formulën (3.2):
dmax = dн + es (3.2)
Devijimet maksimale të fillit të jashtëm të diametrit mesatar minimal, formula (3.3):
d2min = d2 + ei (3.3)
ku d2 është madhësia nominale e diametrit mesatar.
Kufizoni devijimet e fillit të jashtëm të diametrit mesatar maksimal, të llogaritur me formulën (3.4):
d2max = d2 + es (3.4)
Kufizoni devijimet e fillit të jashtëm të diametrit minimal të brendshëm, formula (3.5):
d1min = d1 + ei (3.5)
ku d1 është madhësia nominale e diametrit të brendshëm.
Kufizoni devijimet e fillit të jashtëm të diametrit maksimal të brendshëm, të llogaritur me formulën (3.6):
d1max = d1 + es (3.6)
Kufizoni devijimet e fillit të brendshëm të diametrit minimal të jashtëm, formula (3.7):
Dmin = Dн + EI, (3.7)
ku Dn është madhësia nominale e diametrit të jashtëm.
Kufizoni devijimet e fillit të brendshëm të diametrit maksimal të jashtëm, të llogaritur me formulën (3.8):
Dmax = Dн + ES (3.8)
Devijimet maksimale të fillit të brendshëm të diametrit mesatar minimal, formula (3.9):
D2min = D2 + EI (3.9)
ku D2 është madhësia nominale e diametrit mesatar.
Kufizoni devijimet e fillit të brendshëm të diametrit mesatar maksimal, të llogaritur me formulën (3.10):
D2max = D2 + ES (3.10)
Devijimet maksimale të fillit të brendshëm të diametrit të brendshëm minimal, formula (3.11):
D1min = D1 + EI (3,11)
ku D1 është madhësia nominale e diametrit të brendshëm.
Kufizoni devijimet e fillit të brendshëm të diametrit maksimal të brendshëm, të llogaritur me formulën (3.12):
D1max = D1 + ES (3.12)
Një fragment i fillit të skicuar mund të shihet në Figurën 6 të Kapitullit 3.2.
3.2 Zbatimi i devijimeve dhe tolerancave të filetave cilindrike të tubave nëSoftueri kompas
Figura 6 - Fije cilindrike e tubit me toleranca.
Koordinatat e pikave janë paraqitur në tabelën 1 të shtojcës D
Kopjimi i një filli të ndërtuar:
Zgjidhni thread> Redaktues> kopje;
Futja e fillit:
E vendosim kursorin në vendin që na nevojitet> editor> insert.
Rezultati i fillit të ndërtuar mund të shihet në Shtojcën D
3.3 Zbatimi i prapanicëschi në gjuhën e programimit C #
Për të zbatuar algoritmin për analizën e forcës, mjedisi i zhvillimit MS Visual Studio 2010 u zgjodh duke përdorur gjuhën C # nga paketa . NETOKorniza 4.0. Duke aplikuar një qasje programimi të orientuar nga objekti, ne do të krijojmë klasa që përmbajnë të dhënat e nevojshme:
Tabela 3 - Struktura e klasës Element
|
Emri i ndryshores |
