仿真模型
通過數(shù)字計算機、模擬計算機或混合計算機上運行的程序表達的模型。采用適當?shù)姆抡嬲Z言或程序,物理模型、數(shù)學模型和結(jié)構(gòu)模型一般能轉(zhuǎn)變?yōu)榉抡婺P?[6] 。關(guān)于不同控制策略或設(shè)計變量對系統(tǒng)的影響,或是系統(tǒng)受到某些擾動后可能產(chǎn)生的影響,是在系統(tǒng)本身上進行實驗,但這并非永遠可行。原因是多方面的,例如:實驗費用可能是昂貴的;系統(tǒng)可能是不穩(wěn)定的,實驗可能破壞系統(tǒng)的平衡,造成危險;系統(tǒng)的時間常數(shù)很大,實驗需要很長時間;待設(shè)計的系統(tǒng)尚不存在等。在這樣的情況下,建立系統(tǒng)的仿真模型是有效的。例如,生物的甲烷化過程是一個絕氧發(fā)酵過程,由于的作用分解而產(chǎn)生甲烷。根據(jù)生物化學的知識可以建立過程的仿真模型,通過計算機尋求過程的穩(wěn)態(tài)值并且可以研究各種起動方法。這些研究幾乎不可能在系統(tǒng)自身上完成,因為從技術(shù)上很難保持過程處于穩(wěn)態(tài),而且生物甲烷化反應(yīng)的起動過程很慢,需要幾周的時間。但如果利用(仿真)模型在計算機上仿真,則甲烷化反應(yīng)的起動過程只需要幾分鐘的時間。
隨機性和確定性模型
隨機性模型中變量之間關(guān)系是以統(tǒng)計值或概率分布的形式給出的,而在確定性模型中變量間的關(guān)系是確定的。
參數(shù)與非參數(shù)模型
用代數(shù)方程、微分方程、微分方程組以及傳遞函數(shù)等描述的模型都是參數(shù)模型。建立參數(shù)模型就在于確定已知模型結(jié)構(gòu)中的各個參數(shù)。通過理論分析總是得出參數(shù)模型。非參數(shù)模型是直接或間接地從實際系統(tǒng)的實驗分析中得到的響應(yīng),例如通過實驗記錄到的系統(tǒng)脈沖響應(yīng)或階躍響應(yīng)就是非參數(shù)模型。運用各種系統(tǒng)辨識的方法,可由非參數(shù)模型得到參數(shù)模型。如果實驗前可以決定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),則通過實驗辨識可以直接得到參數(shù)模型。
模型假設(shè)
根據(jù)對象的特征和建模目的,對問題進行必要的、合理的簡化,用的語言作出假設(shè),是建模至關(guān)重要的一步。如果對問題的所有因素一概考慮,無疑是一種有勇氣但方法欠佳的行為,所以高超的建模者能充分發(fā)揮想象力、洞察力和判斷力,善于辨別主次,而且為了使處理方法簡單,應(yīng)盡量使問題線性化、均勻化。
模型構(gòu)成
根據(jù)所作的假設(shè)分析對象的因果關(guān)系,利用對象的內(nèi)在規(guī)律和適當?shù)臄?shù)學工具,構(gòu)造各個量間的等式關(guān)系或其它數(shù)學結(jié)構(gòu)。這時,我們便會進入一個廣闊的應(yīng)用數(shù)學天地,這里在高數(shù)、概率老人的膝下,有許多可愛的孩子們,他們是圖論、排隊論、線性規(guī)劃、對策論等許多許多,真是泱泱大國,別有洞天。不過我們應(yīng)當牢記,建立數(shù)學模型是為了讓更多的人明了并能加以應(yīng)用,因此工具愈簡單愈有價值。
物質(zhì)模型
物質(zhì)可分為實體物質(zhì)和場物質(zhì)。
實體物質(zhì)模型有力學中的質(zhì)點、輕質(zhì)彈簧、彈性小球等;電磁學中的點電荷、平行板電容器、密繞螺線管等;氣體性質(zhì)中的理想氣體;光學中的薄透鏡、均勻介質(zhì)等。
場物質(zhì)模型有如勻強電場、勻強磁場等都是空間場物質(zhì)的模型。
狀態(tài)模型
研究流體力學時,流體的穩(wěn)恒流動(狀態(tài));研究理想氣體時,氣體的平衡態(tài);研究原子物理時,原子所處的基態(tài)和激發(fā)態(tài)等都屬于狀態(tài)模型。