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建模简介:
对于一个复杂的生产过程,对实物进行理论分析和实验研究通常是非常复杂和困难的,有时甚至是不可能的。这时候就需要一个物理模型作为研究对象,通过对模型的研究,得出同样适用于该物理对象的结论或推测。
模型通常是指实际系统或过程的特征的表示,或者映射到其中的结构。能够以符合研究工作需要的形式反映系统或过程的行为特征。通常,模型既要基本反映实际情况,又要适当简化,以方便应用。
物理模型是物理模型。建立物理模型的理论基础是“相似原理”。物理模型可以是原物的小复制品(几何相似);它也可以是模拟设备(具有相似的特性)。一般几何相似性不能完全保证特征的相似性,所以在动态特征的研究中很少使用。
然而,基于相似特性的ADI公司得到了广泛应用。模拟设备的物理属性可能与原始设备的物理属性根本不同。例如,计算机模拟是基于相似特性的通用电气模型。
数学模型是一种抽象模型,是由与系统或过程相关的变量之间的关系所反映的数学结构。比如代数方程(组)、微分方程(组),或者图形、数值表格等。描述动态系统的数学模型通常是一组微分方程和代数方程,也称为动态数学模型。
此时,系统的稳态特性也包含在其动态数学模型中。而静态系统仅由代数方程(组)描述,变量之间具有一般的函数关系,称为静态数学模型。如果一个系统的动态性质可以忽略,作为一个静态系统对待,它可以用一个静态数学模型来近似描述。
数学模型虽然抽象,但能全面准确地反映系统或过程的本质。通过建立过程的数学模型,可以掌握过程的特点,为各种研究目的提供依据和条件。过程建模与辨识的任务是建立合适的过程数学模型,即对过程进行建模。
一般建立数学模型需要的投入较少。利用数学模型进行理论和实验研究的方法越来越受到重视和广泛应用。
特别是随着计算机技术的发展和普及,一个实际问题的数学建模往往是计算机应用的前提。另一方面,电子计算机也为运用数学模型进行理论和实验研究提供了许多便利和创造了非常有利的条件。