WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 22 |
СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ.................................................................................... 6 ВВЕДЕНИЕ............................................................................................. 8 Раздел I. МОДЕЛИРОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ................................................................................... 19 Тема 1. СИСТЕМНАЯ ГАРАНТИЯ РЕЗУЛЬТАТА МОДЕЛИРОВАНИЯ............................................... 20 1.1 Неопределенность построения моделей................................. 20 1.2 О методе гарантированного результата.................................. 23 Тема 2. ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА............................. 28 2.1 Основные категории теории систем........................................ 28 2.2 Полиструктурность и свойства объектов............................. 333 2.3 Критерии целостности системы.............................................. 35 2.4 Схемы изменения состояния системы.................................... 37 Тема 3. СИСТЕМНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ....................................... 42 3.1 Среда обитания объекта, элементы среды и их характеристика........................................... 42 3.2 Структура действия................................................................... 48 3.3 Алгоритм анализа и построения системы............................ 553 3.4 Принципы построения информационных структур............. 56 Раздел II. ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ................................................................... 663 Тема 4. АНАЛИЗ РАЗМЕРНОСТЕЙ. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ БАЗА ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ................................ 64 4.1 Размерности величин................................................................ 64 4.2 Методы обработки размерностей............................................ 67 Тема 5. ПОДОБИЕ ЯВЛЕНИЙ. ТЕОРЕМЫ ПОДОБИЯ............... 76 5.1 Условия подобия явлений........................................................ 5.2 Теоремы подобия....................................................................... 5.3 Способы определения критериев подобия............................. 5.4 Автоматизированное формирование условий моделирования.................................................................. Тема 6. ОШИБКИ МОДЕЛИРОВАНИЯ......................................... 6.1 Природа ошибок моделирования............................................ 6.2 Оценка ошибки масштабирования.......................................... 6.3 Методика моделирования......................................................... Раздел III. СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ............. Тема 7. ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭМПИРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ........................................................ 7.1 Вводные положения..................................................................7.2 Кодирование переменных.........................................................7.3 Критерии оптимальности планов эксперимента............. 7.4 Полный факторный эксперимент 2k...................................... 7.5 Пример построения факторной модели............................... Тема 8. ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА............... 8.1 Свойства оценок и критерии точности................................. 8.2 Оценка адекватности модели................................................ 8.3 Пример статистической обработки эксперимента.............. Тема 9. ПОЛЕЗНЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ........................................... 9.1 Аппроксимация области оптимальных значений............... 9.2 Модели «серого ящика»......................................................... Раздел IV. ПРОЦЕДУРНЫЕ МОДЕЛИ..................................... Тема 10. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ.

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ........................ 10.1 Типы оптимизационных задач............................................ 10.2 Модели параметрической оптимизации............................. Тема 11. КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА ПРОЕКТА............................ 11.1 Общие положения................................................................. 11.2 Оптимальность по Парето................................................... 11.3 Функции желательности...................................................... Тема 12. МНОГОМЕРНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ................................................. 12.1 Общие положения................................................................. 12.2 Алгоритм автоматической классификации........................ 12.3 Пример реализации алгоритма............................................ Раздел V. ТРАНСФОРМИРУЮЩИЕ МОДЕЛИ...................... Тема 13. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА ТРАНСФОРМАЦИИ.

ПОСТРОЕНИЕ ЧИСЛЕННЫХ МОДЕЛЕЙ................................... 13.1 Общие положения................................................................. 13.2 Ограничения трансформации описательных моделей..... 13.3 Ошибки численного моделирования.................................. Тема 14. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ..................................... 14.1 Основные положения........................................................... 14.2 Одношаговые численные методы....................................... 14.3 Многошаговые численные методы..................................... 14.4 Практическая реализация численных методов.................. 14.5 Жесткие задачи...................................................................... 14.6 Краевые задачи...................................................................... Раздел VI. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ.................................................. Тема 15. СИСТЕМЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ........................................................................ 15.1 Обзор компьютерных систем моделирования................... 15.2 Технология визуального конструирования........................ 15.3 Характеристика систем моделирования............................. Тема 16. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС EULER...................... 16.1 Назначение и общая характеристика комплекса............... 16.2 Информационное обеспечение комплекса......................... 16.3 Режимы работы, элементы интерфейса комплекса.......... 16.4 Технология моделирования................................................. Тема 17. SOLIDWORKS & COSMOS............................................... 17.1 Система твердотельного моделирования SolidWorks........ 17.2 Комплекс инженерного моделирования COSMOS.

COSMOSWorks....................................................................... 17.3 COSMOSMotion...................................................................... 17.4 COSMOSFloWorks................................................................. ПРЕДИСЛОВИЕ Находясь в реальном мире, человек формирует представление о нем, используя свои физиологические возможности и возможности создаваемых им дополнительных орудий труда. В силу объективной ограниченности этих ресурсов формируемые представления являются приближенными. Такие приближения называют моделями окружающей действительности (фр. modele – образец, прообраз), а процесс построения моделей и их исследования – моделированием. Можно сказать, что всю свою жизнь человек занимается моделированием и себя, и своего окружения.

В практике инженерной деятельности используется огромное число инструментов и технологий моделирования, но все они имеют общий алгоритм реализации:

– уяснение существа исследуемого процесса;

– адекватное его описание в зависимости от целей моделирования;

– определение инструментов и технологий моделирования;

– определение разумных форм представления результатов;

– интерпретация результатов;

– корректировка моделей (при необходимости).

Очередность изложения материала в данном издании определена последовательностью построения и преобразования моделей, начиная от системного представления проблемы и заканчивая ее исследованием с помощью современных вычислительных средств.

Учебное пособие состоит из шести разделов.

Первый раздел «Моделирование. Инструменты общего назначения» посвящен терминологии и основным принципам системного исследования задач инженерной практики.

Во втором разделе «Основы физического моделирования» рассматриваются вопросы построения физических моделей на основе теории подобия и моделирования, способы сокращения размерности решаемой задачи, перенесения данных с модели на натурный образец изделия.

В третьем разделе «Статистическое моделирование» освещаются вопросы организации, проведения и обработки результатов эксперимента. Рассмотрены модели «черного» и «серого» ящика. Даны алгоритмы автоматического построения планов эксперимента, построения эмпирических моделей процессов и оценки их адекватности.

В четвертом разделе «Процедурные модели» рассмотрены вопросы оптимизации технических решений в задачах различных классов.

Пятый раздел «Трансформирующие модели» посвящен вопросам преобразования моделей процессов в конкретные модели численной реализации.

В шестом разделе «Компьютерное моделирование систем» изложен материал о системах компьютерного моделирования. Более подробно рассмотрены система многокомпонентного моделирования технических систем EULER и среда твердотельного моделирования SolidWorks в сочетании с приложением CosmosWorks.

Материал учебного пособия соответствует программе курса «Моделирование технических систем» для специальности 190201.65 «Автомобиле- и тракторостроение», и курса «Моделирование систем» специализации «Автомобили и тракторы» направления 190109.65 «Наземные транспортнотехнологические средства».

ВВЕДЕНИЕ Среда моделирования, ее состав и структура. Понятия модели и моделирования. Необходимые и достаточные условия моделирования. Проблематика теории моделирования. Общие сведения теории моделирования. Предмет и содержание курса, цели обучения.

Моделирование как способ познания Находясь в окружающей действительности (ОД) и являясь ее частью, человек (Ч) одновременно участвует в двух процессах: приспосабливается к ней и преобразует ее исходя из потребностей сохранения жизни – адаптируется в среде своего обитания (рис. 1).

Рис. 1 Человек в своем окружении Рис. 2 Возможности человека Реализация указанных процессов осуществляется на основе присущих человеку интеллектуальных (ИВ) и физиологических (ФВ) возможностей. В результате такого взаимодействия человек добывает информацию об ОД, которая, будучи данной первоначально в ощущениях, трансформируется в представления и далее в определенную совокупность знаний (рис. 2). При этом проверка удовлетворительности взаимодействия с ОД как на интеллектуальном, так и на физиологическом уровне представляет собой оценку адекватности полученных знаний и совершенных действий – адекватности построения (АП). Совокупность сведений об ОД представляет собой базу знаний (БЗ). Знания проверяются на их соответствие реально существующим явлениям природы, а действия – на соответствие полученных результатов желаемым (рис. 3).

Знания не могут быть полными, но в большинстве случаев позволяют судить об основных чертах ОД. Такое приближение ОД обычно называют ее моделью (фр. modele – образец, прообраз) – МОД (рис. 4).

Рис. 4 Модель ОД Рис. 3 Оценка адекватности знания Если приближенные знания не обеспечивают нормального существования, то человек предпринимает меры к их пополнению.

С этой целью он создает дополнительные средства (ДС), позволяющие наряду с присущими ему возможностями осуществлять познание ОД с целью дальнейшего приспособления к условиям обитания (рис. 5). Изыскивает их человек в ОД и строит, сознательно или нет, по своему образу и подобию. Поэтому в ДС обязательно присутствуют те же четыре основных элемента: ИВДС, ФВДС, АПДС, БЗДС (рис. 6). Часть ОД (ЧОД), являющаяся предметом исследования человека, называется предметной областью (ПО).

Рис. 6 Структура Рис. 5 Дополнительные дополнительных средств средства воздействия На практике интеллектуальные возможности и аппарат оценки адекватности построения в ДС представлены инструментальными средствами (ИС) познания – совокупностью методов и технологий исследования, используемых в конкретных предметных областях знания, а также в их моделях (МИС). Носителями физиологических возможностей ОД являются аппаратные средства (АС) – конкретные материальные объекты (МО), создаваемые человеком для расширения своего физического потенциала (рис. 7).

Рис. 7 Элементы среды моделирования:

ТС – техническая система, ЧМС – человекомашинные системы Таким образом, человек и построенные им дополнительные средства являются конкретным инструментом познания – построения модели и преобразования окружающей действительности. Процесс исследования ОД на основе ее модели принято называть моделированием. Иногда этим термином определяют и сам процесс построения модели явления.

Сложность и многогранность действительности предполагает возможность построения нескольких моделей одного и того же явления, описывающих его с разных сторон и с различной степенью подробности. Так, для исследования парашютной системы достаточно применение мешка соответствующих размеров и массы; для игры в дочки-матери модель должна иметь определенное внешнее сходство с человеком; для исследования деятельности пилота в реальном режиме времени требуется использование значительно более сложной и разносторонней информации и т.д. Совокупность взаимодополняющих моделей принято называть ансамблем моделей. Различные исходные требования к модели явления предполагают использование различных наборов дополнительных средств.

Совокупность исследуемого и сопутствующих ему явлений, возможностей человека и множества дополнительных средств объединяется в понятие среды моделирования (СМ).

Это потенциал познавательной деятельности человека. Наличие среды моделирования является необходимым условием для построения моделей ОД (рис. 7).

Непосредственная возможность построения модели обеспечивается сведением в систему потенциально результативных элементов среды моделирования – приданием их совокупности свойства, не присущего каждому из элементов в отдельности, – свойства целостности. Критериями целостности системы являются симметрия, ритм, гармония и стиль. При этом системообразующим фактором является желаемый результат, определяемый потребностью в его достижении. В простейшем случае результат может совпадать с целью. В общем случае цель объединяет несколько результатов. Таким образом, наличие потребности и множества удовлетворяющих ее желаемых результатов, подчиненных достижению одной цели, является достаточным условием построения модели.

Схема деятельности человека по исследованию ОД показана на рис. 8. Из него следует, что проблематика теории моделирования включает широкий круг вопросов, уходящих корнями в различные предметные области знания, ключевыми из которых являются:

– теория систем, определяющая общие процессы и закономерности формирования, развития и взаимодействия объектов природы;

– теория познания, определяющая процессы приобретения, преобразования, хранения и использования знаний человеком;

– естествознание, исследующее процессы существования ОД, ее развития и преобразования;

– техносфера, представляющая собой область человеческой деятельности по построению и использованию искусственных технических объектов ОД – технических систем.

Рис. 8 Познавательная система «человек–природа–информация–метод» Естественно считать, что рассмотрение столь обширного поля знаний не может являться предметом какого-либо одного учебного курса. Поэтому основное содержание дисциплины «Моделирование технических систем» определяется только теми общими вопросами, решение которых обеспечивает возможность построения и исследования объектов техники. Конкретное построение реальных систем наряду с этим предполагает необходимость использования специфических знаний тех предметных областей, в рамках которых проводится моделирование.

Такими общими вопросами, относящимися к каждому из элементов среды моделирования и обеспечивающими практическую возможность построения и исследования моделей, являются следующие:

1. Человек как элемент ОД (рис. 9):

– высшие психические функции как природные инструменты познавательной деятельности (восприятие, внимание, память, мышление, интуиция);

– физиология психических процессов как биологическая основа их существования и проявления (элементы теории функциональных систем), основной элемент и аналог построения человекомашинных систем;

– эвристические приемы развития и активизации познавательных возможностей человека.

2. Моделируемая ОД:

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 22 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.