Моделирование. Мат.мод.Ан.И ИМ.. Комбинированные модели (Асхемы) Комбинированные модели
 Скачать 1.26 Mb.
|
СТРУКТУРА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ Рис. 4.13. Структурная схема имитационной модели Реальная система делится на компоненты, описываются функциональные действия, которые предоставляются в модели активностями  , отображающими процесс функционирования системы. Постоянная часть модели, которая мало зависит от моделируемой системы, включает УПМ и служебные подпрограммы. Функции УПМ состоят в следующем: модификация модельного времени  ; выполнение операторов  ; запуск на выполнение алгоритмов  и организация взаимодействия друг с другом; в ходе имитации – проверка окончания имитации.Таким образом, любая ИМ представляется набором “молекул”, отражающих поведение объекта имитации и УПМ, организующей взаимодействие этих “молекул” друг с другом. Для задания входных условий, начальных значений параметров, запуска ИМ в её состав включается подпрограмма, организующая начало имитации. ИМ создаётся для изучения на основе статистики реальной системы в различных режимах её функционирования. Для сбора статистики модель содержит соответствующую подпрограмму, которая присутствует либо в явном виде, либо рассредоточена по компонентам. По окончании имитации УПМ передаёт управление на подпрограмму окончания имитации, которая обеспечивает расчет характеристик поведения модели и выдаёт результаты моделирования. Подпрограммы взаимодействуют только с УПМ. Характеристика способов организации имитации В моделях сложных систем состав активностей в разных компонентах и характер их взаимодействий различны. В одних системах  отличаются друг от друга, в других – аналогичны, совпадают по времени и приводят к появлению одинаковых событий. В ряде случаев между существует сильное взаимодействие, которое можно аппроксимировать явными зависимостями.В связи с составом алгоритмов , характером связей между компонентами, целей и задач моделирования выбирается тот или иной способ реализации активностей в ИМ. Составление описания модели называют формализацией объекта моделирования. Наибольшее распространение получили 5 способов описания ИМ: активностями, аппаратом событий, агрегатами, транзактами, процессами. Каждому способу формализации объекта соответствует свой метод организации имитации при обслуживании активностей УПМ. Различают следующие способы организации имитации в ИМ: просмотр активностей, составление расписания событий, управление агрегатами, синхронизация процессов, управление обслуживанием транзактов. Систему можно описать любым из указанных способов формализации, но ИМ при этом будут отличаться размерами, количеством затрачиваемых ресурсов. Агрегатный способ имитации Способ целесообразно применять в случае аппроксимации явными математическими зависимостями, позволяющими определить момент появления выходных сигналов при наличии входных. Модель здесь можно построить по модульному принципу. Модуль выполняется по унифицированной структуре и называется агрегатом. Агрегат – это математическая схема, описывающая большой круг процессов. Обобщенная схема агрегата показана на рис.4.14  Рис. 4.14. Схема агрегата (l и r =1, 2, 3…) В любой момент времени  агрегат может находиться в состоянии С1 или С2. Перевод агрегата из С1 в С2 или обратно осуществляется оператором Н. Агрегат имеет входы и выходы для приема сигналов - Xl(t) и генерирования -  . Кроме того, имеется дополнительный вход для приема управляющего сигнала q(t). Выходные сигналы формируются из входных Xl(t) и q(t) оператором выхода G во взаимодействии с оператором Н. Агрегат взаимодействует с УПМ. Моделирование поведения агрегата представляется последовательной цепью перехода из одного состояния в другое. В случае отсутствия управляющего сигнала будет иметь место частный случай кусочно-линейного агрегата. Связи между входами одного и выходом другого агрегата называются каналами. Схема модели объекта, состоящей из агрегатов, показана на рис.5.15 Взаимодействие агрегатов с УПМ понятно из схемы.Здесь моделируемая система представляется тремя компонентами, каждая из которых описывается , представляемые кусочно-линейными агрегатами  . Агрегат  представляет собой поведение внешней среды. Процесс эволюции состояний агрегатов ИМ, появление событий  обеспечивает УПМ. Пусть на выходе  появляется сигнал Y3,2, тогда А3,2 пасует (выключается) и назначается новый момент его активизации. При наличии сигнала Y3,2 по матрице коммутаций агрегатов УПМ организует активизацию А3,3. Когда все входные сигналы  агрегатов обслужены, проверяется условие окончания моделирования и при его невыполнении управление передается на подпрограмму (ПП) активизации агрегатов по времени имитации. Это означает выбор минимального времени из упорядоченного списка. УПМ содержит все типовые структурные элементы в виде ПП начала и окончания моделирования организации выхода, операторов сдвига модельного времени, формирования списков и выбора агрегатов. Переходы определяются операторами решений (условий). Рис. 4.15. Схема модели объекта, состоящего из агрегатов Имитация способом просмотра активностей Способ используется при следующих условиях: все компонент  различны;для выполнения каждой требуется выполнение своих условий, которые известны и могут быть представлены алгоритмически;связи между отсутствуют и функционируют независимо от других;при выполнении происходят различные события .Модель в этом случае состоит из двух частей: множества активностей и набора процедур проверки условий их инициализации. Передачу управления от УПМ на выполнение называют инициализацией . В свою очередь выполнение называют обслуживанием . Обслуживание заканчивается выполнением оператора . Схема модели объекта, состоящего из активностей, показана на рис.4.16. Подпрограмма начала имитации устанавливает начальные состояния компонент и условия инициализации активностей. Рис. 4.16. Схема модели объекта, состоящего из активностей Возбуждение управляющей программой состоит в следующем: устанавливается параметр цикла 1, равный максимальному числу активностей; выполняется модификация номера активности и проверяются условия инициализации и конца цикла 1 и исчерпание списка активностей; формируются параметры цикла 2, и через условия проверки его конца управление передается блоку выбора очередного для инициализации. Если список активностей по циклу 1 исчерпан, выполняется оператор корректировки модельного времени . По завершении имитации управление передается подпрограмме окончания моделирования. В случае конца цикла 2 управление передается на установку вновь параметра цикла 1. Выполнение – заканчивается оператором модификации временной координаты .Имитация способом составления расписания событий Компоненты Кi в системе выполняют одинаковые и представляются алгоритмически. Выполнение в компоненте заканчивается одинаковым событием , к примеру.ФД1,1, ФД1,2, ФД1,3 – С1,1; ФД2,1, ФД2,2, ФД2,3 – С1,2; ФД3,1, ФД3,2, ФД3,3 – С1,3. Связи между отсутствуют, каждое из них выполняется независимо от других.Имитационная модель объекта описывается в двух частях: множества ПП обслуживания и набора условий появления событий соответствующих активностей. Каждая ПП обслуживания имитирует выполнение групп у различных компонент. При появлении события С1,1 имитируется соответствующая и имитируется выполнение ФД1,1, ФД1,2, ФД1,3.Схема взаимодействия процедур, составляющих описание ИМ, с УПМ аналогична способу имитации активностями (рис.4.16). Транзактный способ имитации У компонент системы одинаковы, а число их ограничено. можно аппроксимировать активностями, которые корректируют координату  . Существует зависимость выполнения друг от друга. Взаимодействие активностей аналогично работе систем массового обслуживания. Однотипные активности объединяются и называются приборами обслуживания. Инициатива появления событий принадлежит заявкам (транзактам) на обслуживание приборами. Связь между приборами устанавливается системой очередей, дисциплиной поступления и способом извлечения транзактов. Схема модели при транзактном способе имитации показана на рис.5.17. Рис. 4.17. Схема модели объекта при транзактном способе имитации Модель объекта включает блоки: источников транзактов (заявок), очередей  , обслуживания  , поглотитель. При разработке модели предварительно составляется схема обслуживания заявок (транзактов) приборами от источника до поглотителя.УПМ содержит ПП создания, начала и завершения обслуживания, формирования списка инициализации и уничтожения транзактов. Кроме того, в УПМ имеются ПП: начала и окончания моделирования, сканирование поглотителей и источников, сдвига модельного времени. Блоки решений в УПМ позволяют выбирать для запуска соответствующую подпрограмму в зависимости от выполнения условий (см. рис.5.17). Алгоритм работы УПМ состоит в следующем: ПП сканирования источников просматривает условия создания новых транзактов каждым из источников и передает управление ПП создания транзактов, которая формирует новые транзакты и помещает их в очереди к блокам (БЛ1,1, БЛ1,2, БЛ1,3). Далее УПМ просматривает поглотители. ПП сканирования поглотителей просматривает очереди транзактов, завершивших пребывание в модели и передает управление ПП уничтожения транзактов, которая формирует для них также статистики. Если просмотрены все поглотители, то управление передается ПП формирования списка инициализируемых транзактов. Транзактный способ организации имитации может применяться при создании моделей ряда процессов в электротранспортных системах. К примеру, можно рассматривать процессы, в которых есть требование (заявка) и его обслуживание. Это могут быть процессы технических обслуживаний и ремонтов ЭПС, перевозки пассажиров и грузов и т.п. Процессорный способ имитации В реальной системе компонент различены, индивидуальны события . В любой момент времени в компоненте выполняется только одно . Последовательное выполнение и активностей одной компоненты и составляет процесс. Схема модели объекта состоящей из процессов показана на рис.4.18.Здесь модель объекта включает три процесса, представленными компонентами (i=1, 2, 3) и их активностями ( ). В этом способе имеет место соответствие компонент системы и модели.Процессы в модели реализуются на языке моделирования, связаны с УПМ операторами этого языка. Алгоритм функционирования модели представляется взаимодействием процессов с УПМ. Операторами УПМ выполняется выбор очередного процесса, адреса передачи управления на процессы. По аналогии с рассмотренными выше способами УПМ содержит блок сдвига модельного времени, ПП начала и конца моделирования, обслуживания операторов синхронизации.  Рис. 4.18. Схема модели объекта, состоящая из процессов |