Моделирование компонент

Моделируя отдельные компоненты (элементы, подсистемы, ложные системы), мы сталкиваемся с задачами нескольких типов. Рассмотрим простую систему (рис. 3).

Рис. 3. Простая система

Здесь три основных объекта: вход, собственно сама система и отклик (выход). Чтобы моделировать работу системы, необходимо знать два из этих трех объектов.

1. Зная уравнение, описывающее функционирование или структуру системы, можно узнать отклик на входной сигнал. Эту задачу просто моделировать. Уравнение можно вывести в ходе проектирования системы либо на основе исследования подобных систем.

2. Обратная задача: по отклику и математическому описанию системы найти входной сигнал. Эта задача относится к классу задач управления.

3. Гораздо сложнее задача, если известны входные и выходные сигналы системы, а необходимо найти математическое описание работы самой системы. Эта задача идентификации или структурного синтеза системы. Трудность состоит в том, что одно и тоже состояние между входами и выходами может быть описано различными математическими выражениями.

В общем случае назначение компонентов - преобразовывать входные сигналы в выходные. Таких компонентов может быть достаточно много. Для примера рассмотрим три вида компонентов (рис.4): элементы преобразования - один или несколько входных сигналов преобразуются в один или несколько выходных сигналов; элементы сортировки - один или несколько входных сигналов распределяются (сортируются) по двум или нескольким разным выходам; элементы обратной связи - входной сигнал некоторым образом изменяется в зависимости от выходного сигнала.

Степень трудности, с которой мы задаем структуру компонентов системы, зависит от априорного знания системы. Если природа исследуемого процесса совершенно неизвестна или известна слабо, то мы имеем дело с идентификацией «черного ящика». В этом случае систему описывают линейными или нелинейными уравнениями.

Рис. 4. Виды компонентов