Sisteme de Conducere Adaptivă

Cuvântul „simulare” derivă din latinescul „simulatio”, care înseamnă capacitatea de a reproduce, reprezenta sau imita ceva.

În matematică , termenul „simulare” a fost folosit pentru prima dată de către John von Neumann şi S. Ulan în anii 1940-1944, cu ocazia cercetărilor de fizică nucleară efectuate în S.U.A. Ei, împreună cu N. Metropolis, Fermi şi alţi matematicieni şi fizicieni ai şcolii „Los Alamos” au introdus în aceeaşi perioadă un nume pitoresc în matematică şi anume „metoda Monte Carlo”. Denumirea, desigur improprie, provine din faptul că primele metode de generare a numerelor aleatoare au fost cele oferite de rezultatele obţinute la ruletele vestitelor cazinouri din Monte Carlo.

Se spune că simularea este mai mult o artă decât o ştiinţă.

Modele

Modelarea este o metodă de studiu a unor procese şi fenomene care se realizează prin substituirea obiectului real al cercetării. Ca metodă de cercetare este destul de veche, modelele fizice prin similitudine, apoi cele construite prin analogie înlocuind de multe ori obiectul real supus cercetării.

Un model presupune, în general, reprezentarea sistemului ca o mulţime de părţi în interacţiune una cu alta.

Modelul poate fi:

- un duplicat al sistemului,

- o reprezentare simbolică (de exemplu matematic ) a sistemului,

- sistemul.

Modelele constituie reprezentări ale realităţii. Dacă ele ar fi tot atât de greu de manevrat ca realitatea, prin utilizarea lor nu s-ar obţine nici-un avantaj. De obicei se pot construi modele mult mai simple decât realitatea, pe baza cărora putem să prevedem şi să explicăm cu un înalt grad de acurateţe, fenomene complexe. Explicaţia constă în faptul că, deşi pentru a descrie un fenomen este necesar un număr mare de variabile, de obicei puţine dintre acestea au rol esenţial. Important este să descoperim care sunt acele variabile şi relaţiile dintre ele.

Modelarea matematică ocupă un loc important în ansamblul metodelor de modelare, în special prin facilităţile oferite de calculatoarele cu capacitate mare de memorare şi viteză mare de lucru.

Modelele matematice au apărut din necesitatea de a descrie şi studia formal comportarea diferitelor tipuri de sisteme reale, cu scopul luării unor decizii privind evoluţia lor viitoare.

Elaborarea unei structuri matematice împreună cu o listă de corespondenţe între simbolurile matematice şi obiectele situaţiei concrete considerate a condus la ceea ce numim model matematic.

În procesul de modelare matematică, componentelor sistemului li se asociază anumite variabile/parametri, unele cunoscute (controlabile), numite variabile/parametri de intrare, altele necunoscute (necontrolabile), numite variabile/parametri de ieşire. Legăturile şi interacţiunile dintre componentele sistemului sau legăturile sistemului cu exteriorul se transpun în modelul matematic prin relaţii funcţionale (ecuaţii şi/sau identităţi). Scopul modelului este de a exprima variabilele necontrolabile în funcţie de variabilele controlabile, astfel încât să fie satisfăcute criteriile de performanţă . Uneori nu este posibil să se exprime sub formă de ecuaţii toate legăturile, condiţionările şi interdependenţele necesare, motiv pentru care unele dintre acestea se descriu prin condiţii logice sau proceduri ce pot fi manipulate numai prin intermediul calculatorului. Modelul matematic completat cu astfel de proceduri este un model de simulare, care pornind de la valori ale variabilelor controlabile (generate cu algoritmi speciali), va produce valori ale variabilelor necontrolabile, oferind variante din care se poate alege cea mai bună . De aici rezultă că modelul de simulare produce experimente asupra sistemului pe care-l simulează , ceea ce permite alegerea acelor valori ale variabilelor şi parametrilor de intrare care conduc la performanţele dorite.

Sisteme

Dezvoltarea în ritm accelerat a ştiinţei şi tehnicii contemporane creează complexitate, care devine din ce în ce mai greu de controlat, de stăpânit, de condus. În sprijinul eforturilor sale de a stăpânii complexitatea, de a-i cunoaşte componentele, de a descoperi diferite legi care o guvernează, omul a creat noţiunea de sistem.

Sistemul reprezintă un ansamblu de elemente (componente fizice sau logice, legi, reguli etc.) interconectate, care funcţionează în comun pentru realizarea unuia sau mai multor scopuri.

Elementul reprezintă o parte din sistem (un subansamblu sau o component) capabil să îndeplineasc o anumită funcţiune în cadrul sistemului.

Elaborarea unei structuri matematice împreună cu o listă de corespondenţe între simbolurile matematice şi obiectele situaţiei concrete considerate a condus la ceea ce numim model matematic. Modelele matematice au apărut din necesitatea de a descrie şi studia formal comportarea unei categorii de sisteme reale, cu scopul de a controla şi dirija activitatea lor viitoare.

Necesitatea obţinerii unor informaţii despre un anumit sistem înainte ca el să fie realizat a condus la apariţia simulării.

Oamenii trăiesc în sisteme sociale. Activitatea tehnologică a produs sisteme fizico- tehnice complexe.

Exemple: Un automobil este un sistem format din componente care acţionează împreună pentru a asigura transportul.

Familia este un sistem de convieţuire şi de creştere a copiilor.

O clasificare a sistemelor poate fi făcută în sisteme deschise şi sisteme cu conexiune inversă.

Un sistem deschis este caracterizat de ieşiri care corespund intrărilor în sistem, dar ieşirile sunt izolate de intrări şi nu au nici o influenţă asupra acestora. Într-un sistem deschis, rezultatele acţiunii trecute nu comandă acţiunea viitoare. Sistemul nu observă şi nu reacţionează la propria-i performanţă .

Exemplu: Un automobil este un sistem deschis care singur nu se poate conduce după drumul pe care l-a parcurs în trecut şi nici nu are o anumită „ int ”, direcţie, spre care să meargă în viitor. Un ceas este de asemenea un sistem deschis; el nu-şi observă propria imprecizie pentru a şi-o controla singur.