Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Модели и моделирование. Модели и их типы

Содержание

Модели в нашей жизни
Модели  и моделирование© И.В.Муравьева, 2007Тема 1. Модели и их типы Модели в нашей жизни Что такое модель?Модель – это объект, который обладает некоторыми свойствами другого объекта Что можно моделировать?Модели объектов:уменьшенные копии зданий, кораблей, самолетов, …модели ядра атома, кристаллических МоделированиеМоделирование – это создание и использование моделей для изучения оригиналов.Когда используют моделирование:оригинал Цели моделированияисследование оригиналаизучение сущности объекта или явления«Наука есть удовлетворение собственного любопытства за Один оригинал – одна модель? материальная точка Природа моделейматериальные (физические, предметные) модели:информационные модели представляют собой   информацию о Модели по области примененияучебные (в т.ч. тренажеры)опытные – при создании новых технических Специальные виды моделейигровые – учитывающие действия противникамодели экономических ситуациймодели военных действий спортивные Модели по характеру связейдетерминированные связи между входными и выходными величинами жестко заданыпри Модели по фактору временистатические – описывают оригинал в заданный момент временисилы, действующие Модели по структуретабличные модели (пары соответствия)иерархические (многоуровневые) моделисетевые модели (графы) Модели  и моделирование© И.В. Муравьева, 2007Тема 2. Этапы моделирования I. Постановка задачиисследование оригиналаизучение сущности объекта или явленияанализ («что будет, если …»)научиться I. Постановка задачиХорошо поставленная задача:описаны все связи между исходными данными и результатомизвестны II. Разработка моделивыбрать тип моделиопределить существенные свойства оригинала,   которые нужно III. Тестирование моделиТестирование - это проверка модели на простых исходных данных с IV. ЭкспериментЭксперимент – это исследование модели в интересующих нас условиях.Примеры:устройство для сложения V. Анализ результатовВозможные выводы:задача решенанеобходимо изменить алгоритм или условия моделированиянеобходимо изменить модель Пример. Задача. Обезьяна хочет сбить бананы на пальме. Как ей надо кинуть I. Постановка задачиДопущения:кокос и банан считаем материальными точкамирасстояние до пальмы известнорост обезьяны II. Разработка моделиГрафическая модельhФормальная (математическая) модельЗадача: найти t, α, при которых III. Тестирование моделипри нулевой скорости кокос падает вертикально внизпри t=0 координаты равны IV. ЭкспериментМетод I.Меняем угол α. Для выбранного угла α строим траекторию полета V. Анализ результатовВсегда ли обезьяна может сбить банан?Что изменится, если обезьяна может Конец фильма
Слайды презентации

Слайд 2 Модели в нашей жизни

Модели в нашей жизни

Слайд 3 Что такое модель?
Модель – это объект, который обладает

Что такое модель?Модель – это объект, который обладает некоторыми свойствами другого

некоторыми свойствами другого объекта (оригинала) и используется вместо него.

Оригиналы

и модели

Первый линейный русский корабль «Гото Предестинация»


Слайд 4 Что можно моделировать?
Модели объектов:
уменьшенные копии зданий, кораблей, самолетов,

Что можно моделировать?Модели объектов:уменьшенные копии зданий, кораблей, самолетов, …модели ядра атома,


модели ядра атома, кристаллических решеток
чертежи

Модели процессов:
изменение экологической обстановки
экономические

модели
исторические модели

Модели явлений:
землетрясение
солнечное затмение
цунами



Слайд 5 Моделирование
Моделирование – это создание и использование моделей для

МоделированиеМоделирование – это создание и использование моделей для изучения оригиналов.Когда используют

изучения оригиналов.
Когда используют моделирование:
оригинал не существует
древний Египет
последствия ядерной войны

(Н.Н. Моисеев, 1966)
исследование оригинала опасно для жизни или дорого:
управление ядерным реактором (Чернобыль, 1986)
испытание нового скафандра для космонавтов
разработка нового самолета или корабля
оригинал сложно исследовать непосредственно:
Солнечная система, галактика (большие размеры)
атом, нейтрон (маленькие размеры)
процессы в двигателе внутреннего сгорания (очень быстрые)
геологические явления (очень медленные)
интересуют только некоторые свойства оригинала
проверка краски для фюзеляжа самолета


Слайд 6 Цели моделирования
исследование оригинала
изучение сущности объекта или явления
«Наука есть

Цели моделированияисследование оригиналаизучение сущности объекта или явления«Наука есть удовлетворение собственного любопытства

удовлетворение собственного любопытства за казенный счет» (Л.А. Арцимович)
анализ («что будет,

если …»)
научиться прогнозировать последствия различных воздействиях на оригинал
синтез («как сделать, чтобы …»)
научиться управлять оригиналом, оказывая на него воздействия
оптимизация («как сделать лучше»)
выбор наилучшего решения в заданных условиях

Слайд 7 Один оригинал – одна модель?


материальная точка

Один оригинал – одна модель? материальная точка

Слайд 8 Природа моделей
материальные (физические, предметные) модели:
информационные модели представляют собой

Природа моделейматериальные (физические, предметные) модели:информационные модели представляют собой  информацию о

информацию о свойствах и состоянии объекта, процесса,

явления, и его взаимосвязи с внешним миром:
вербальные – словесные или мысленные
знаковые – выраженные с помощью формального языка
графические (рисунки, схемы, карты, …)
табличные
математические (формулы)
логические (различные варианты выбора действий на основе анализа условий)
специальные (ноты, химические формулы)


Слайд 9 Модели по области применения
учебные (в т.ч. тренажеры)
опытные –

Модели по области примененияучебные (в т.ч. тренажеры)опытные – при создании новых

при создании новых технических средств
научно-технические


аэродинамическая труба
испытания в опытовом бассейне
имитатор

солнечного излучения

вакуумная камера в Институте космических исследований

вибростенд НПО «Энергия»


Слайд 10 Специальные виды моделей
игровые – учитывающие действия противника
модели экономических

Специальные виды моделейигровые – учитывающие действия противникамодели экономических ситуациймодели военных действий

ситуаций
модели военных действий
спортивные игры
тренинги персонала
имитационные
нельзя заранее

вычислить или предсказать поведение системы;
можно имитировать её реакцию на внешние воздействия;
максимальный учет всех факторов;
только численные результаты;
выбор наилучшего решения методом проб и ошибок в ходе многократных экспериментов
Примеры:
испытания лекарств на мышах, обезьянах, …
математическое моделирование биологических систем
модели бизнеса и управления
модели процесса обучения

Слайд 11 Модели по характеру связей
детерминированные
связи между входными и

Модели по характеру связейдетерминированные связи между входными и выходными величинами жестко

выходными величинами жестко заданы
при одинаковых входных данных каждый раз

получаются одинаковые результаты
Примеры
движение тела, брошенного под углом к горизонту
расчеты по известным формулам
модель штатной работы механизма
вероятностные (стохастические)
учитывают случайность событий в реальном мире
при одинаковых входных данных каждый раз получаются немного разные результаты
Примеры
движение тела с учетом ветра
броуновское движение частиц
влияние волн на судно
моделирование действий человека

Слайд 12 Модели по фактору времени
статические – описывают оригинал в

Модели по фактору временистатические – описывают оригинал в заданный момент временисилы,

заданный момент времени
силы, действующие на тело в состоянии покоя
результаты

осмотра врача
фотография
динамические
модель движения тела
явления природы (молния, землетрясение, цунами)
история болезни
видеозапись события

Слайд 13 Модели по структуре
табличные модели (пары соответствия)
иерархические (многоуровневые) модели





сетевые

Модели по структуретабличные модели (пары соответствия)иерархические (многоуровневые) моделисетевые модели (графы)

модели (графы)


Слайд 14 Модели и моделирование
© И.В. Муравьева, 2007
Тема 2. Этапы

Модели и моделирование© И.В. Муравьева, 2007Тема 2. Этапы моделирования

моделирования


Слайд 15 I. Постановка задачи
исследование оригинала
изучение сущности объекта или явления
анализ

I. Постановка задачиисследование оригиналаизучение сущности объекта или явленияанализ («что будет, если

(«что будет, если …»)
научиться прогнозировать последствий при различных воздействиях

на оригинал
синтез («как сделать, чтобы …»)
научиться управлять оригиналом, оказывая на него воздействия
оптимизация («как сделать лучше»)
выбор наилучшего решения в заданных условиях

Слайд 16 I. Постановка задачи
Хорошо поставленная задача:
описаны все связи между

I. Постановка задачиХорошо поставленная задача:описаны все связи между исходными данными и

исходными данными и результатом
известны все исходные данные
решение существует
задача имеет

единственное решение
Примеры плохо поставленных задач:
Винни Пух и Пятачок построили ловушку для слонопотама. Удастся ли его поймать?
Малыш и Карлсон решили по–братски разделить два орешка – большой и маленький. Как это сделать?
Найти максимальное значение функции y = x2 (нет решений).
Найти функцию, которая проходит через точки (0,1) и (1,0) (неединственное решение).

Слайд 17 II. Разработка модели
выбрать тип модели
определить существенные свойства оригинала,

II. Разработка моделивыбрать тип моделиопределить существенные свойства оригинала,  которые нужно

которые нужно включить в модель, отбросить

несущественные (для данной задачи)
построить формальную модель это модель, записанная на формальном языке (математика, логика, …) и отражающая только существенные свойства оригинала
разработать алгоритм работы модели алгоритм – это четко определенный порядок действий, которые нужно выполнить для решения задачи

Слайд 18 III. Тестирование модели
Тестирование - это проверка модели на

III. Тестирование моделиТестирование - это проверка модели на простых исходных данных

простых исходных данных с известным результатом.
Примеры:
устройство для сложения многозначных

чисел – проверка на однозначных числах
модель движения корабля – если руль стоит ровно, курс не должен меняться; если руль повернуть влево, корабль должен идти вправо
модель накопления денег в банке – при ставке 0% сумма не должна изменяться

Слайд 19 IV. Эксперимент
Эксперимент – это исследование модели в интересующих

IV. ЭкспериментЭксперимент – это исследование модели в интересующих нас условиях.Примеры:устройство для

нас условиях.
Примеры:
устройство для сложения чисел – работа с многозначными

числами
модель движения корабля – исследование в условиях морского волнения
модель накопления денег в банке – расчеты при ненулевой ставке


Слайд 20 V. Анализ результатов
Возможные выводы:
задача решена
необходимо изменить алгоритм или

V. Анализ результатовВозможные выводы:задача решенанеобходимо изменить алгоритм или условия моделированиянеобходимо изменить

условия моделирования
необходимо изменить модель (например, учесть дополнительные свойства)
необходимо изменить

постановку задачи

Слайд 21
Пример.
Задача. Обезьяна хочет сбить бананы на пальме.

Пример. Задача. Обезьяна хочет сбить бананы на пальме. Как ей надо

Как ей надо кинуть кокос, чтобы попасть им в

бананы.
Анализ задачи:
все ли исходные данные известны?
есть ли решение?
единственно ли решение?




Слайд 22 I. Постановка задачи
Допущения:
кокос и банан считаем материальными точками
расстояние

I. Постановка задачиДопущения:кокос и банан считаем материальными точкамирасстояние до пальмы известнорост

до пальмы известно
рост обезьяны известен
высота, на которой висит банан,

известна
обезьяна бросает банан с известной начальной скоростью
сопротивление воздуха не учитываем
При этих условиях требуется найти начальный угол, под которым надо бросить орех.

Слайд 23 II. Разработка модели
Графическая модель
h
Формальная (математическая) модель
Задача: найти t,

II. Разработка моделиГрафическая модельhФормальная (математическая) модельЗадача: найти t, α, при которых

α, при которых


Слайд 24 III. Тестирование модели
при нулевой скорости кокос падает вертикально

III. Тестирование моделипри нулевой скорости кокос падает вертикально внизпри t=0 координаты

вниз
при t=0 координаты равны (0,h)
при броске вертикально вверх (α=90o)

координата x не меняется
при некотором t координата y начинает уменьшаться (ветви параболы вниз)

Математическая модель


Слайд 25 IV. Эксперимент
Метод I.
Меняем угол α. Для выбранного угла

IV. ЭкспериментМетод I.Меняем угол α. Для выбранного угла α строим траекторию

α строим траекторию полета ореха. Если она проходит выше

банана, уменьшаем угол, если ниже – увеличиваем.
Метод II.
Из первого равенства выражаем время полета:

Меняем угол α. Для выбранного угла α считаем t, а затем – значение y при этом t. Если оно больше H, уменьшаем угол, если меньше – увеличиваем.

не надо строить всю траекторию для каждого α


Слайд 26 V. Анализ результатов
Всегда ли обезьяна может сбить банан?
Что

V. Анализ результатовВсегда ли обезьяна может сбить банан?Что изменится, если обезьяна

изменится, если обезьяна может бросать кокос с разной силой

(с разной начальной скоростью)?
Что изменится, если кокос и бананы не считать материальными точками?
Что изменится, если требуется учесть сопротивление воздуха?
Что изменится, если дерево качается?


  • Имя файла: modeli-i-modelirovanie-modeli-i-ih-tipy.pptx
  • Количество просмотров: 221
  • Количество скачиваний: 0