Разработка алгоритма создания информационной технологии обработки непрерывного потока данных

Рис. 2.

Выбор методов и средств выполнения алгоритма

Главной задачей моделирования является получение новой информации о реальном объекте средством перенесения натурного эксперимента на модель объекта. Реальным объектом данного варианта задания является система геодезических контрольных точек. Нам необходимо, применяя системный метод анализа, основанный на переходе от общего к частному изучить поведение объекта с течением времени. Для достижения этой цели мы используем математическую модель объекта.

Изменение состояния объекта обусловлено изменением свойств объекта относительно времени. Математическая модель объекта относительно времени выглядит следующим образом:

S (t)=S (g1(t), g2(t), …, gn (t)).

Для данной системы математическая модель выглядит так:

S (t)=S (h1(t), h2(t), …, hn (t)).

Эта модель состояния объекта характеризует пространственно-временное движение системы геодезических контрольных точек. Чтобы отобразить динамику модели объекта перейдем к понятию n-мерного фазового пространства (поскольку данный объект имеет более трех свойств).

Фазовое пространство — это пространство, образованное осями координат, где каждая из осей сопоставлена соответствующе му свойству объекта.

В связи с этим n-мерность пространства непосредственно зависит от количества учитываемых свойств модели. Для графически пространственно-временного отображения состояния системы, необходимо выполнить переход из n-мерного фазового пространства в фазовую плоскость. Необходимо заменить реальные свойства объекта эквивалентными свойствами. В векторной форме представим состояние:

V (t)=V (h1(t), h2(t), …, hn (t)).

Вектор будет определен в пространстве, если известны его длина.

М=v (h01І+.+ h0nІ).

и направление б=arccos ((|V1|*|Vi|)/(М1*Мi))=h1(t1)*h1(i)+h2(t1)*h2(i)+…

.+hn (t1)*hn (i),.

где i=0,1,2…14 и т. д., моменты времени.

Зная М и б, можно построить цифровую аналоговую модель.

Помимо этого, на основании допустимого значения отметок геодезических знаков (h+E, h-E) в рамках заданной системы необходимо рассчитать допустимые значения (М-Е, М+Е, б-Е, б+Е) и на их основе сделать выводы о состоянии системы. А также необходимо выполнить прогнозирование, целью которого является вывод о том, целесообразно ли проводить дальнейшее исследование объекта.

После описания объекта модели системы переходим к математическому описанию процессов в блоках. В данном случае система представлена тремя блоками: А, Б, В. Математическое моделирование блоков ничем не отличается от моделирования самой системы. Таким же образом (через длину вектора М и направление вектора б производим расчеты по каждому блоку в отдельности. Вычисляем допустимые значения и делаем выводы о состоянии системы каждого блока.

На основе этих выводов принимаем или не принимаем решение о дальнейшем структурировании (Если система блока устойчива, то не имеет смысла продолжать структурирование). Целью третьего уровня является структурирование «неустойчивого» блока, применяя теорию абсолютно твердого тела.

Абсолютно твердое тело — это система материальных точек, отвечающих следующим требованиям:

• а) система должна быть несвободной, то есть при изменении состояния элементов влекущей, а собой изменение параметров и свойств всей системы;
• б) система должна быть неизменной, то есть не изменяющей своих свойств с течением времени или изменяющей их на допустимую величину.

Каждый «неустойчивый» блок в начале третьего уровня является (считается) абсолютно твердым телом, то есть системой материальных точек, связанных между собой функциональными взаимоотношениями. Количество этих связей рассчитывается по формуле:

k=3*n-6,.

где n — количество элементов системы На основе допустимой точности с помощью превышений между точками определяем изменяемые пары точек и на их основе делим каждый блок на подблоки. Затем аналогично первому и второму пунктам выполняем расчеты, считаем допустимые значения и делаем выводы о состоянии каждого подблока каждого блока.

На этом этапе мы завершаем моделирование (исследование) объекта.

Для нашей модели системы.

V (t)=V (h1(t), h2(t), h3(t), h4(t), h5(t), h6(t), h7(t), h8(t), h9(t), h10(t), h11(t), h12(t)).

Моментов времени — n=14, а именно: 0.00; 0.16; 1.07; 1.14; 2.16; 3.20; 3.30; 4.19; 5.08; 6.19; 6.29; 8.08; 9.18; 10.14.

Вектора будут определены в пространстве таким образом:

М=v (h1(t1))І + (h2(t1))І +(h3(t1))І +(h4(t1))І +(h5(t1))І +(h6(t1))І +(h7(t1))І +(h8(t1))І +(h9(t1))І +(h10(t1))І +(h11(t1))І +(h12(t1))І).

М=v (h1(t2))І + (h2(t2))І +(h3(t2))І +(h4(t2))І +(h5(t2))І +(h6(t2))І +(h7(t2))І +(h8(t2))І +(h9(t2))І +(h10(t2))І +(h11(t2))І +(h12(t2))І).

…

М=v (h1(tn))І + (h2(tn))І +(h3(tn))І +(h4(tn))І +(h5(tn))І +(h6(tn))І +(h7(tn))І +(h8(tn))І +(h9(tn))І +(h10(tn))І +(h11(tn))І +(h12(tn))І).

а их направление.

б=arccos ((|V0|*|V1|)/(М0*Мi))= h1(t1)*h1(t2) +h2(t1)*h2(t2)+ h3(t1)*h3(t2) +h4(t1)*h4(t2) +h5(t1)*h5(t2) +h6(t1)*h6(t2) +h7(t1)*h7(t2) +h8(t1)*h8(t2) +h9(t1)*h9(t2) +h10(t1)*h10(t2) +h11(t1)*h11(t2) +h12(t1)*h12(t2).

б=arccos ((|V0|*|V₂|)/(М0*М2))=h1(t1)*h1(t3) +h2(t1)*h2(t3)+h3(t1)*h3(t3) +h4(t1)*h4(t3) +h5(t1)*h5(t3) +h6(t1)*h6(t3) +h7(t1)*h7(t3) +h8(t1)*h8(t3) +h9(t1)*h9(t3) +h10(t1)*h10(t3) +h11(t1)*h11(t3) +h12(t1)*h12(t3).

…

б=arccos ((|V0|*|V_n|)/(М0*Мn))=h1(t1)*h1(tn) +h2(t1)*h2(tn)+h3(t1)*h3(tn) +h4(t1)*h4(tn) +h5(t1)*h5(tn) +h6(t1)*h6(tn) +h7(t1)*h7(tn) +h8(t1)*h8(tn) +h9(t1)*h9(tn) +h10(t1)*h10(tn) +h11(t1)*h11(tn) +h12(t1)*h12(tn).

Каждый «неустойчивый» блок в начале третьего уровня является (считается) абсолютно твердым телом, то есть системой материальных точек, связанных между собой функциональными взаимоотношениями. Количество этих связей рассчитывается по формуле:

k=3*n-6, в нашем случае k=3*4−6=6. Система дает ограничение на выбор кол-ва связей (не больше 6 пар точек).

Для реализации математической модели объекта относительно времени выбрано средство объектно-ориентированного программирования среда Visual Basic for Application.