KỸ THUẬT MƠ HÌNH MƠ PHỎNG MODELLING AND SIMULATION TECHNIQUES Chương I: Các khái niệm công cụ Chương II:Mơ hình hố số hệ thống khơng đồng Chương III: Một số toán thực tế Chương I: Các khái niệm cơng cụ • Khi cần mơ hình hố ? Khi chưa có mô cho hệ thống thực hay vật lý; Khi tượng điều kiện trở lên phức tạp, chúng đơn giản hố thể mơ hình • Mơ hình thể số khía cạnh (tính chất) giới thực; khứ, hay tưởng tượng (giả tưởng) • Các mơ hình sử dụng sở để mơ • Khi cần mơ phỏng? Khi ta (cố gắng) tìm hiểu ứng xử hay đặc tính mơ hình theo thời gian hoàn cảnh (vớicác điều kiện) cụ thể • Mơ xây dụng sở mơ hình vận hành tn theo quy luật logic mơ hình Chương I: Các khái niệm công cụ Mô kỹ thuật hiệu để giải nhiều vấn đề thực tế; chép có nghiên cứu ứng xử hệ thống, tượng Mô hướng tới tính chất đặc trưng cần xem xét hệ thống để hiểu rõ tính chất, ứng xử hệ thống thực đưa dự báo tương lai Mô bao gồm phát triển mơ hình hệ thống, thí nghiệm, thực nghiệm… Mơ giúp giảm chu trình thiết kế, giảm kinh phí tăng cường hiểu biết … Chương I: Các khái niệm công cụ Mơ bao gồm: 1) Xây dựng mơ hình tượng trưng mô tả hoạt động hệ thống, 2) Phân chia hệ thống thành phận (thành phần) liên kết chúng theo tính chất quy luật logic (thiết lập mối quan hệ), 3) Phân tích tác động /hiệu ứng tương tác thành phần với nhau, 4) Nghiên cứu khả khác liên quan tới thể mơ hình lựa chọn trường hợp tốt Chương I: Các khái niệm công cụ Hệ thống mơ hình: - Một hệ thống bao gồm tập hợp đối tượng phân biệt mà hoạt động tương tác lẫn nhằm đạt mục tiêu - Với hệ thống: có tập hợp tham biến mà thời điểm xác định xác định chúng coi biết trạng thái hệ thống - Xây dựng mơ hình phù hợp cho hệ thống nghiên cứu công việc tinh tế quan trọng bậc mô Chương I: Các khái niệm cơng cụ • Mơ hình tổ hợp thông tin hệ thống tập hợp lại nhằm mục đích nghiên cứu hệ thống; • Các bước để thiết lập mơ hình gồm: - Thiết lập cấu trúc mơ hình – xác định giới hạn hệ thống; định nghĩa đại lượng, thuộc tính hoạt động hệ thống - Cung cấp số liệu - giá trị mà thuộc tính có định nghĩa quan hệ bao hàm hoạt động - Thiết lập quan hệ: chọn phương án + Hệ phương trình (từ đơn giản tới phức tạp) + Các luật logic (phương trình đơn giản hố thành chuỗi “yes” “no” + Khả ứng xử hệ thống lựa chọn tập hợp khả xảy (chẳng hạn: tạo tập hợp tựa ngẫu nhiên) Chương I: Các khái niệm công cụ Mơ hình mơ máy tính địi hỏi: + Xấp xỉ rời rạc hoá + Các quan hệ toán học logic cần phải thể qua chuỗi bước tính cách tường minh Chương I: Các khái niệm công cụ Giải vấn đề mô mơ hình hố gồm: - Phân tích hệ thống - Thiết lập giả thiết - Thiết lập mơ hình tốn học, logic - Nhận định / đưa chiến lược giải vấn đề - Giải số - Đơn giản hố kiểm định mơ hình - Phỏng theo mơ hình máy tính - Viết chương trình máy tính - Tổ chức chạy chương trình - Minh chứng tài liệu, tư liệu - Thu thập, phân tích, biên dịch kết Chương I: Các khái niệm cơng cụ Ví dụ: Đi từ nhà đến trường: - Xác định tuyến đường - Phương trình vận tốc: S = D / T - Các quy tắc lựa chọn tuyến đường - Mức độ tương tác với phương tiện giao thông khác - Ảnh hưởng biến cố bất thường - … Chương I: Các khái niệm công cụ Kích cỡ thời gian: Trạng thái hệ xem xét vào thời điểm cần quan tâm - Bắt đầu nào? - Khoảng thời gian nhỏ kiện? Khoảng thờ gian xảy kiện - Kết thúc nào? Tính chất mô - Mô thực nghiệm: giá thấp (giảm giá tới 75% với thí nghiệm phịng thí nghiệm); dễ dàng thực - Khơng có lý thuyết thống nhất: khơng có chung cho việc thiết lập mơ hình mơ - Mơ khoa học nghệ thuật (science or art) Chương I: Các khái niệm công cụ Mô hệ liên tục: mô hệ thống mà trạng thái thay đổi từ từ liên tục, chẳng hạn phản ứng hoá học không thuận nghịch Mô hệ rời rạc: mô hệ thống mà trạng thái thái đổi cách đột ngột thời điểm, chẳng hạn xếp hàng, kiểm kê Với hệ chia thành loại: + Mô với bước thời gian cố định: đồng hồ thay đổi với khoảng thời gian cố định hệ thống kiểm tra xem có xảy biến cố khoảng thời gian + Mơ với biến cố tiếp theo: Máy tính cập nhật vào thời điểm xuất biến cố, tức chuyển từ biến cố sang biến cố Chương I: Các khái niệm công cụ Sự khác (mô mơ hình hố) Khơng giống mơ hình tốn học, quan hệ logic (if then ) số liệu thống kê từ quan trắc trực tiếp số liệu nhận từ phân bố ngẫu nhiên dễ dàng đưa vào mơ hình mơ máy tính Mơ hình mơ khơng thể xác định nghiệm tối ưu Chúng so sánh phương án với Mô “xa xỉ” đòi hỏi nhiều chi tiết đầu vào mơ hình giải tích Những thay đổi cấu trúc nhỏ mơ hình dẫn đến tồn cách giải mơ hình giải tích mơ nói chung giữ khơng đổi Chương I: Các khái niệm công cụ Kiểm tra hiệu chỉnh mơ hình Kiểm tra mơ hình lý thuyết: - Kiểm tra tất giả thuyết để chuyển đổi hệ thống thực sang hệ khái niệm - Cần nhiều phán đốn địi hỏi hiểu biết sâu sắc hệ thống thực Thực xây dựng mơ hình - Kiểm tra thuật tốn, sơ đồ chương trình máy tính - Mục tiêu Chương I: Các khái niệm cơng cụ Kiểm tra mơ hình có Sử dụng input thực tế so sánh kết mơ hình với kết thực tế Với mơ hình sử dụng lần Sẽ khó khăn khơng có số liệu để so sánh Nếu mơ hình dựa giả thiết phải kiểm tra giả thiết Có thể tiến hành sau: - Kiểm tra hệ thống (sub system): hệ giả thiết chia nhỏ thành hệ hệ kiểm tra riêng biệt - Kiểm tra chất bên trong: mơ hình khơng chấp nhận có thay đổi lớn tiến hành chuỗi phép thử ngẫu nhiên khác Chương I: Các khái niệm công cụ - - Phân tích nhạy cảm mơ hình: Thay đổi tham số đầu vao mơ hình giữ khơng thay đổi tham số khác, qan sát thay đổi (phản ứng) mơ hình Từ rút tham số nhạy cảm mơ hình Kiểm tra thể bên ngồi: mơ hình khơng chấp nhận không tuân theo quy luật chung Chương I: Các khái niệm công cụ Hạn chế mô - Phương kế cuối - Kỹ thuật giải vấn đề có ảnh hưởng lẫn - Tốn nhân lực máy tính - Thông thường đạt nghiệm tối ưu cục - Khó khăn việc kiểm tra mơ hình - Đòi hòi hiểu biết sâu rộng thống kê lĩnh vực khác