Мета моєї роботи - навчити

• побудувати модель автомобіля;
• освоїти принципи побудови моделі;
• навчити писати програми;
• навчити виконувати програми.

Дана розробка розрахована не на одне заняття, а на їх комплекс. Для ведення занять необхідно мати в школі комплект деталей LEGO, електричний модуль RCX-1.0 і операційну систему ROBOLAB.

Основні етапи:

• Дати поняття натурної моделі.
• Побудувати модель автомобіля.
• Дати поняття інформаційної моделі.
• Показати систему команд виконавця.
• Показати виконання програми виконавцем.

Етап 1.

Зараз мова піде про дуже важливий в науці поняття - поняття моделі.Це слово багатьом знайоме, особливо тим, хто займається технічним моделюванням - будує моделі кораблів, автомобілів або літаків. Такі моделі відтворюють деякі властивості реальних пристроїв, наприклад форму, здатність плавати, їздити або літати. Можна навести й інші приклади моделей: глобус - це модель земної кулі, манекен в магазині - модель людини, макет в майстерні архітектора - модель забудови міста. Вище перераховані приклади матеріальних моделей. їх ще називають натурними моделями.

Як правило, модельований об'єкт являє собою складну систему. Наприклад, автомобіль складається з корпусу, двигуна, коліс, рульового управління, салону та ін. Модель автомобіля, побудована школярем, багато простіше. У ній, наприклад, може бути відсутнім двигун, електроживлення, рульове управління і інші частини, розмір її менше розміру справжнього автомобіля.

Будь-яка модель відтворює тільки ті властивості оригіналу, які знадобляться людині при її використанні. Наприклад, манекен і виробничий робот можна назвати моделями людини. Манекен потрібен для того, щоб на нього можна було надіти одяг для реклами або для зручності роботи кравця, але здатності ходити, мислити або розмовляти від нього не вимагається. Тому манекен має відтворювати лише форму і розмір людського тіла.

Мета створення виробничого робота зовсім інша. Робот має відтворювати деякі фізичні дії людини: вміти брати і переміщати деталі, закручувати і розкручувати болти і ін. Але для досягнення цих цілей зовнішньої схожості з людиною зовсім не потрібно.

Властивості моделі залежать від мети моделювання. Моделі одного і того ж об'єкта будуть різними, якщо вони створюються для різних цілей.

Етап 2.

А тепер перейдемо до створення моделі з елементів LEGO. Наша модель повинна рухатися як автомобіль, але її рух має бути обмежена лініями намальованою прямий. У нашого автомобіля буде включений регулятор освітленості, за який він не повинен заходити. Модель нашого автомобіля представлена ​​на рис.1

Етап 3.

Крім натурних, існують ще інформаційні моделі.Неважко зрозуміти, що для інформатики саме вони і становлять найбільший інтерес.

Так само як і натурні, інформаційні моделі одного і того ж об'єкта, призначені для різних цілей, можуть істотно різнитися.

Ось приклад. Нерідко людям доводиться заповнювати всілякі анкети, особові картки. Такі документи можна розглядати як різні інформаційні моделі людини. За формою вони однакові (анкети), а за змістом - різні. Наприклад, в особовій картці працівника підприємства, яка зберігається у відділі кадрів, про нього є такі відомості: прізвище, ім'я, по батькові, стать, рік народження, місце народження, національність, адреса проживання, освіту, сімейний стан. А в медичну картку того ж самого людини занесені такі дані: прізвище, ім'я, по батькові, стать, рік народження, група крові, вага, зріст, хронічні захворювання. У товаристві мисливців, членом якого є ця ж людина, про нього зберігається третій набір відомостей. Як бачите, різне призначення - різні інформаційні моделі.

Сучасним інструментом для інформаційного моделювання є комп'ютер.

Етап 4.

Для роботи нашої моделі необхідно познайомитися з системою команд виконавця (СКІ). Система команд виконавця - це вся сукупність команд, які виконавець вміє виконувати (розуміє). Наш комп'ютер розуміє програму, представлену у вигляді піктограм. Операційна система містить безліч підказок, які висвічуються на екрані прямо з прикладами використання, тому знайомство з системою програмування не викликає труднощів в учнів.

Система команд виконавця вдає із себе дві частини:

• Стандартні приклади використання команд;
• Створення нових дослідницьких проектів.

Стандартні приклади необхідні для знайомства з можливостями системи.

Нові програми створюються спільно з учнями.

Етап 5.

Для того, щоб написана програма була завантажена в модуль, необхідно її занести на один з п'яти рівнів.

На рис 2, представлена ​​програма руху автомобіля по накресленої траєкторії. Параметри освітленості задаються самим модулем, а змінюються при необхідності в програмі.

Натурних моделюванням називають проведення дослідження на реальному об'єкті з наступною обробкою результатів експерименту на основі теорії подібності. Натрунились моделювання поділяється на науковий експеримент, комплексні випробування та виробничий експеримент. Науковий експеримент характеризується широким використанням засобів автоматизації, застосуванням досить різноманітних засобів обробки інформації, можливістю втручання людини в процес проведення експерименту. Одна з різновидів експерименту - комплексні випробування, в процесі яких внаслідок повторення випробувань об'єктів в цілому (або великих частин системи) виявляються загальні закономірності про характеристики якості, надійності цих об'єктів. У цьому випадку моделювання здійснюється шляхом обробки та узагальнення відомостей про групу однорідних явищ. Поряд зі спеціально організованими випробуваннями можлива реалізація натурного моделювання шляхом узагальнення досвіду, накопиченого в ході виробничого процесу, тобто можна говорити про виробничий експерименті. Тут на базі теорії подібності обробляють статистичний матеріал по виробничому процесу і отримують його узагальнені характеристики. Необхідно пам'ятати про відміну експерименту від реального протікання процесу. Воно полягає в тому, що в експерименті можуть з'явитися окремі критичні ситуації і визначитися кордону стійкості процесу. В ході експерименту вводяться нові чинники впливи в процес функціонування об'єкта.

21. Особливості моделювання систем на ЕОМ

Розрізняють два основні методи моделювання з використанням ЕОМ:

аналітичний   - застосовується для аналізу характеристик моделі, отриманої за спрощеними аналітичним залежностям. ЕОМ використовується тільки як обчислювач цих залежностей. імітаційний   - дозволяє не тільки аналізувати характеристики моделі, але і проводити структурний, алгоритмічний і параметричний синтез моделі на ЕОМ при заданих критеріях оцінки ефективності та обмеження. Імітаційна система реалізується на ЕОМ і дозволяє досліджувати імітаційну модель М, що задається у вигляді певної сукупності окремих блокових моделей і зв'язків між ними в їх взаємодії в просторі і часі при реалізації будь-якого процесу. Можна виділити три основні групи блоків: блоки, хар-е моделюється функціонування системи S; блоки, отр-е зовнішнє середовище Е і її вплив на процес; блоки, обеспеч. взаємо-е перших двох.

Імітаційна система хар-я набором змінних, з пом. Кіт. вдається керувати досліджуваним процесом, і набором початкових умов, коли можна змінювати умови (план) проведення машин. експерименту.

Переваги та недоліки імітаційного моделювання.

Основні переваги  імітаційного моделювання: при дослідженні складних систем: можливість досліджувати особливості процесу функционир-я системи S в будь-яких умовах; за рахунок застосування ЕОМ суттєво скорочується продовж-ть випробувань в порівнянні з натурним експериментом; рез-ти натурних випробувань реальної системи або її частин можна використовувати для проведення імітації. моделює-я; гнучкість варіювання структури, алгоритмів і параметрів модельованої системи при пошуку оптимального варіанта системи; для складних систем - це єдиний практично реалізований метод дослідження процесу функціонування систем.

Основні недоліки: Для повного аналізу хар-к процесу функционир-я систем і пошуку оптимального. варіанти потрібно багато разів відтворювати імітацію. експеримент, варіюючи вихідні дані завдання; великі витрати машинного часу.

«Види моделей»  - Приклади: глобус; скелет людини; дитячі іграшки. 5. Ознаки, за якими моделі поділяються на види. 8. Види моделей в залежності від зовнішніх розмірів. 2. Необхідність створення моделей. Приклади: Масштабні: глобус; макет скелета; креслення; мапа. Моделі моделювання. 7. Види моделей в залежності від часу.

«Ступінь з натуральним показником»  - Підстава і показник ступеня. Властивості степеня з натуральним показником. Піднесення до степеня твори. Ступінь з натуральним і цілим показником. Що таке ступінь? При зведенні ступеня в ступінь показники перемножуються. Розподіл ступенів з підставами. Показник - число, яке показує, скільки разів повторюється множник.

«Урок натуральні числа»  - Г) 3 одиниці 4 десятка 5 сотень 6 тисяч; Скільки цифр використовують для запису натуральних чисел? Скільки білочок на зображенні? Які натуральні числа ти бачиш на картинці? Щоб прочитати багатозначне число, треба: Запиши п'ять разів поспіль цифру 6. Прочитай вийшло число. Клас тисяч. А зараз я вам розповім, як читати багатозначні числа!

"Модель" - Знакові моделі. Моделі: Машин Технічних пристроїв Будівель електричних ланцюгів. Електронний тест (5-7 хвилин). Образні моделі. F = m * a. Модель. Виховують: здійснення естетичного виховання; сприяти збагаченню внутрішнього світу школярів. Модель матеріальної точки. Модель Землі. Моделювання як метод пізнання.

«Натуральний логарифм»  - Натуральні логарифми. Логарифм за основою е називається натуральним логарифмом. Функція виду y = lnx, властивості і графік. Скласти рівняння дотичної до графіка функції y = lnx в точці x = e. «Логарифмический дартс». Обчислити площу фігури, обмеженою прямими y = 0, x = 1, x = e і гіперболою. Десяткові логарифми для наших потреб є досить зручними.

«Позначення натуральних чисел»  - Цифра шість - дверний замок: Зверху гак, внизу кружечок. Ось сімка - кочерга. А за двійкою - посмотрі- Виступає цифра три. Розминка: Прочитай натуральні числа у віршах. п1 Позначення Натуральних чисел. Двозначні, тризначні, чотиризначні, ... «Бог створив натуральні числа, а все інше - справа рук людських».

Фізичні моделі. В основу класифікації покладено ступінь абстрагування моделі від оригіналу. Попередньо всі моделі можна поділити на 2 групи - фізичні та абстрактні (математичні).

Ф.М. зазвичай називають систему, еквівалентну або подібну оригіналу, але можливо має іншу фізичну природу. Види Ф.М. .:

натуральні;

Квазінатуральние;

масштабні;

аналогові;

натуральні моделі  - це реальні досліджувані системи (макети, дослідні зразки). Мають повну адекватність (відповідності) з системою оригіналом, але дороги.

Квазінатуральние моделі  - сукупність натуральних і математичних моделей. Цей вид використовується тоді, коли модель частини системи не може бути математичної через складність її опису (модель людини оператора) або коли частину системи повинна бути досліджена у взаємодії з іншими частинами, але їх ще не існує або їх включення дуже дорого (обчислювальні полігони , АСУ).

масштабна модель  - це система тієї ж фізичної природи, що і оригінал, але відрізняється від нього масштабами. Методологічною основою масштабного моделювання є теорія подібності. При проектуванні ВС масштабні моделі можуть використовуватися для аналізу варіантів компонувальних рішень.

аналоговими моделями називають системи, які мають фізичну природу, відрізняється від оригіналу, але подібні з оригіналом процеси функціонування. Для створення аналогової моделі потрібна наявність математичного опису системи, що вивчається. Як аналогових моделей використовуються механічні, гідравлічні, пневматичні та електричні системи. Аналогове моделювання використовує при дослідженні кошти ВТ на рівні логічних елементів і електричних ланцюгів, а так само на системному рівні, коли функціонування системи описується наприклад, диференціальними або алгебраїчними рівняннями.

Математичні моделі.Математичні моделі являють собою формалізоване уявлення системи за допомогою абстрактного мови, за допомогою математичних співвідношень, що відображають процес функціонування системи. Для складання математичних моделей можна використовувати будь-які математичні засоби - алгебраїчне, диференціальне, інтегральне числення, теорію множин, теорію алгоритмів і т.д. По суті вся математика створена для складання і дослідження моделей об'єктів і процесів.

До засобів абстрактного опису систем відносяться також мови хімічних формул, схем, креслень, карт, діаграм і т.п. Вибір виду моделі визначається особливостями системи, що вивчається і цілями моделювання, тому що дослідження моделі дозволяє отримати відповіді на певну групу питань. Для отримання іншої інформації може знадобитися модель іншого виду. Математичні моделі можна класифікувати на детерміновані і імовірнісні, аналітичні, чисельні та імітаційні.

Аналітичною моделлю називається таке формалізоване опис системи, яке дозволяє отримати рішення рівняння (1.2) в явному вигляді, використовуючи відомий математичний апарат.

Чисельна модель характеризується залежністю (1.2) такого виду, який допускає тільки приватні рішення для конкретних початкових умов і кількісних параметрів моделей.

Імітаційна модель - це сукупність опису системи і зовнішніх впливів, алгоритмів функціонування системи або правил зміни стану системи під впливом зовнішніх і внутрішніх збурень. Ці алгоритми і правила не дають можливості використання наявних математичних методів аналітичного і чисельного рішення, але дозволяють імітувати процес функціонування системи і робити обчислення цікавлять характеристик. Імітаційні моделі можуть бути створені для набагато більш широкого класу об'єктів і процесів, ніж аналітичні і чисельні. Оскільки для реалізації імітаційних моделей служать ВС, засобами формалізованого опису ІМ служать універсальні і спеціальні алгоритмічні мови. ІМ в найбільшою мірою підходять для дослідження ВС на системному рівні.