物理模型
也稱實體模型 ,又可分為實物模型和類比模型。
①實物模型:根據(jù)相似性理論制造的按原系統(tǒng)比例縮?。ㄒ部梢允欠糯蠡蚺c原系統(tǒng)尺寸一樣)的實物,例如風洞實驗中的飛機模型,水力系統(tǒng)實驗模型,建筑模型,船舶模型等。
②類比模型:在不同的物理學領域(力學的、電學的、熱學的、流體力學的等)的系統(tǒng)中各自的變量有時服從相同的規(guī)律,根據(jù)這個共同規(guī)律可以制出物理意義完全不同的比擬和類推的模型。例如在一定條件下由節(jié)流閥和氣容構成的氣動系統(tǒng)的壓力響應與一個由電阻和電容所構成的電路的輸出電壓特性具有相似的規(guī)律,因此可以用比較容易進行實驗的電路來模擬氣動系統(tǒng)。
數(shù)學模型是針對參照某種事物系統(tǒng)的特征或數(shù)量依存關系,采用數(shù)學語言,概括地或近似地表述出的一種數(shù)學結構,這種數(shù)學結構是借助于數(shù)學符號刻劃出來的某種系統(tǒng)的純關系結構。從廣義理解,數(shù)學模型包括數(shù)學中的各種概念,各種公式和各種理論。因為它們都是由現(xiàn)實世界的原型抽象出來的,從這意義上講,整個數(shù)學也可以說是一門關于數(shù)學模型的科學。從狹義理解,數(shù)學模型只指那些反映了特定問題或特定的具體事物系統(tǒng)的數(shù)學關系結構,這個意義上也可理解為聯(lián)系一個系統(tǒng)中各變量間內(nèi)的關系的數(shù)學表達。
數(shù)學模型所表達的內(nèi)容可以是定量的,也可以是定性的,但必須以定量的方式體現(xiàn)出來。因此,數(shù)學模型法的操作方式偏向于定量形式。
數(shù)學模型是運用數(shù)理邏輯方法和數(shù)學語言建構的科學或工程模型。
數(shù)學模型的歷史可以追溯到人類開始使用數(shù)字的時代。隨著人類使用數(shù)字,就不斷地建立各種數(shù)學模型,以解決各種各樣的實際問題。對于廣大的科學技術工作者對大學生的綜合素質(zhì)測評,對教師的工作業(yè)績的評定以及諸如訪友,采購等日?;顒?,都可以建立一個數(shù)學模型,確立一個方案。建立數(shù)學模型是溝通擺在面前的實際問題與數(shù)學工具之間聯(lián)系的一座必不可少的橋梁。
用字母、數(shù)字和其他數(shù)學符號構成的等式或不等式,或用圖表、圖像、框圖、數(shù)理邏輯等來描述系統(tǒng)的特征及其內(nèi)部聯(lián)系或與外界聯(lián)系的模型。它是真實系統(tǒng)的一種抽象。數(shù)學模型是研究和掌握系統(tǒng)運動規(guī)律的有力工具,它是分析、設計、預報或預測、控制實際系統(tǒng)的基礎。數(shù)學模型的種類很多,而且有多種不同的分類方法。
靜態(tài)和動態(tài)模型
靜態(tài)模型是指要描述的系統(tǒng)各量之間的關系是不隨時間的變化而變化的,一般都用代數(shù)方程來表達。動態(tài)模型是指描述系統(tǒng)各量之間隨時間變化而變化的規(guī)律的數(shù)學表達式,一般用微分方程或差分方程來表示。經(jīng)典控制理論中常用的系統(tǒng)的傳遞函數(shù)也是動態(tài)模型,因為它是從描述系統(tǒng)的微分方程變換而來的(見拉普拉斯變換)。