Ю. Карпов - Иммитационное моделирование систем с AnyLogic 5 (1124147), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Средства описания поведения обьектов Основным средством спецификации поведения объектов в АпуЕоа1с являются переменные, таймеры и стейтчарты. Переменные отражают изменяющиеся характеристики объекта. Упймеры можно взводить на определенный интервал времени и по окончании этого интервала выполнять заданное действие. Стейтчпрты позволяют визуально представить поведение объекта во времени под воздействием событий или условий, они состоят из графического изображения состояний и переходов между ними. Любая сложная логика поведения объектов модели в АпуЕщ!с может быть выражена с помощью комбинации стейтчартов, дифференциальных и алгебраических уравнений, переменных, таймеров и программного кода на Иуа. Алгебраические и дифференциальные уравнения, как и логические выражения, записываются в АпуЕоя1с аналитически. Глава 4.
Имитационное моделирование в среде Апу~.од/с. Общие понятия Я~ 4.5.7. Имитация нескольких параллельно протекающих процессов Интерпретация любого числа параллельно протекающих процессов в модели АпуЕоя|с скрыта от пользователя. Никаких календарей событий разработчик модели на АпуЕорс не ведет, отслеживание событий во всех процессах, определенных в модели, выполняется системой автоматически.
В модели ва1та интерпретировалось поведение двух мячей — экземпляров активного объекта ва11, каждый со своим поведением во времени. Никаких усилий разработчика для организации квазипараллелизма интерпретации при этом не требовалось. 4.5.8. Модельное и реальное время Понятие модельного времени является базовым в системах имитационного моделирования. Модельное время — это условное логическое время, в единицах которого определено поведение всех объектов модели. В моделях АпуЕорс модельное время может изменяться либо непрерывно, если повеление объектов описывается дифференциальными уравнениями, либо дискретно, переключаясь от момента наступления одного события к моменту наступления следуюшего события, если в модели присутствуют только дискретные события.
Моменты наступления всех планируемых событий в дискретной модели исполнительная система хранит в так называемом календаре событий, выбирая оттуда наиболее раннее событие для выполнения связанных с ним действий. Значение текушего времени в моделях АпуЕорс может быть получено обрашением к функции сиетле. Единицу модельного времени разработчик модели может интерпретировать как любой отрезок времени: секунду, минуту, час или год. Важно только, чтобы все процессы, зависящие от времени, были выражены в одних и тех же единицах.
При моделировании физических процессов все параметры и уравнения должны бьггь выражены в одной и той же системе физических величин. Например, в модели ва11а все физические величины выражены в системе Си, в которой единица времени — секунла, а единица длины — метр. Интерпретация модели выполняется на компьютере. Физическое время, затрачиваемое процессором на имитацию действий, которые должны выполняться в модели в течение одной единицы модельного времени, зависит от многих факторов.
Поэтому, конечно, единица физического и единица молельного времени не совпадают. В Апу1 орс приняты два режима выполнения моделей: режим виртуального времени и режим реального времени. В режил~е виртяупльною времени процессор работает с максимальной скоростью без привязки к физическому времени. Этот режим используется для факторного анализа молели, набора статистики, оптимизации параметров модели и т.
п. Поскольку анимация 3 Зэк 4248 Часть б Общие вопросы имитационного моделирования и другие окна наблюдения за поведением модели обычно существенно замедляют скорость интерпретации модели на компьютере, для повышения скорости выполнения модели эти окна нужно закрыть. В режиме репльного времени пользователь задает связь модельного времени с физическим временем, то есть устанавливается ограничение на скорость процессора при интерпретации модели. В этом режиме задается количество единиц модельного времени, которые должны интерпретироваться процессором в одну секунду. Обычно данный режим включается для того, чтобы визуально представить функционирование системы в реальном темпе наступления событий, проникнуть в суть процессов, происходящих в модели.
Соотношение физического и модельного времени при работе модели в режиме реального времени можно понять на таком примере. При коэффициенте ускорения 4, если процессор успевает выполнить менее чем за ! с все операции, которые в модели определены в течение четырех единиц модельного времени, он будет ждать до конца секунлы. Если же процессор не успевает сделать это, то у него не будет интервала ожидания, и коэффициент ускорения будет меньше того, который установлен пользователем. 4.5.9.
Анимация поведения модели Удобные средства разработки анимационного представления модели в АпуЕорс позволяют представить функционирование молелируемой системы в живой форме динамической анимации, что позволяет "увидеть" поведение сложной системы. Средства анимации позволяют пользователю легко создать виртуальный мир (совокупность графических образов, ожившую мнемосхему и т. п.), управляемый динамическими параметрами модели по законам, определенным пользователем с помощью уравнений и логики моделируемых обьектов.
Визуальное представление поведении системы помогает пользователю проникнуть в суть процессов, происходящих в системе. 4.5.10. Интерактивный анализ модели Многие системы моделирования позволяют менять параметры модели только до запуска модели на выполнение. АпуЕорс позволяет пользователю вмешиваться в работу модели, изменяя параметры модели в процессе ее функционирования. Поэтому окно анимации можно назвать "стендом" для проведения компьютерного эксперимента с моделью. Примером таких средств являются слайдеры модели ватта. 4.6.
Запуск и проигрывание других моделей В папке АпуЕорс 5~Ехаптр!ез нахолятся десятки примеров моделей. сгруппированных по нескольким областям, — модели из области систем управления, механики, моделирования производства, логистики, управления авто- Глава 4. Имитационное моделирование в среде Апу! оус. Общие понятия 57 мобильным трафиком, компьютерных сетей и т. д. Все эти разнообразные модели построены в среде Апу!.оя!с, что иллюстрирует ее широкие возможности. В отдельную папку М!все!1апеоцз собраны модели, которые демонстрируют различные физические явления. Вы можете открыть любой проект, запустить молель и наблюдать ее поведение, а также провести компьютерные эксперименты с моделями.
изменяя их параметры с помощью средств интерактивною управления. которые представлены в окне анимации. В специальном окне можно также изменять значения параметров и переменных, щелкнув два раза мышью на них в дереве окна Кооб При закрытии ранее разработанных моделей лучше не сохранять те изменения в молели, которые внесены вами при их анализе. 4.7. Заключение Система молелирования Апу!ээя!с обеспечивает поддержку всех этапов имитационного моделирования для различных типов линамических моделей— дискретных, непрерывных и гибридных, детерминированных и стохастических в любых их комбинациях в рамках олного инструмента. Создание модели„ее выполнение, оптимизация параметров, анализ полученных результатов, верификация модели — все эти этапы удобно выполнять в среде Авуаров!с.
Данный инструмент обладает большим спектром разнообразных возможностей проведения как отдельных прямых экспериментов типа "еслилто". так и серий подобных экспериментов лля решения всевозможных обратных задач, направленных на поиск параметров молели, оптимизирующих ее функционирование. Удобный интерфейс и различные срелства поддержки разработки в Авуаров!с делаю~ не только использование, но и создание компьютерных имитационных моделей в этой среде моделирования лоступными даже лля тех, кто в области вычислительной техники и программирования не является профессионалом.
Часть И Средства Апу1 о91с для имитационного моделирования систем Глава 5. Разработка простых моделей непрерывных систем Глава 6. Разработка моделей дискретно-событийных систем Глава 7. Сведения о языке дача, необходимые для разработки моделей на Алушт.оус Глава 8. Примеры моделей, разработанных с использованием языка 4ача Часть д С дстаа Алуьсдк для имитационного моделирования систем Эта часть состоит из четырех глав. В главе 5 последовательно объясняются действия разработчика при создании простых моделей непрерывных систем. В главе б представлены средства для разработки моделей дискретных событийных систем.
Глава 7 содержит сведения о языке Зауа, необходимые для создания моделей в Апу1.ой!с. Разработчик моделей на АпуЬщ~с имеет возможность вставлять фрагменты программного кода в специально отведенные для этого поля окон редактора. Объем вставок программного кода для выражения логики поведения объектов модели, которая не может быть стандартизирована и выражена графически, обычно невелик, даже для сложных моделей на АпуЕорс этот объем на порядки меньше кода, который генерирует Апу1лятс по разработанной модели. Глава 8 демонстрирует, как использование фрагментов кода языка 3ата помотает реализации логикосемантических связей в имитационных моделях. В этой главе рассматриваются две модели. Первая модель, известная игра "Жизнь", строится с нуля, начиная от постановки задачи и до окончательного варианта интерактивной системы.
Вторая модель уже разработана в среде Алушт.офс. Для нее подробно рассматриваются постановка проблемы, выбор уровня абстракции, ее структура и вопросы реализации. Глава 5 Разработка простых моделей непрерывных систем В данной главе на примерах разработки простых моделей динамических систем описываются основные средства создания моделей в АпуЕоЕ(с и представления результатов моделирования. Модели эти интересны не сами гю себе. Простые, понятные всем явления здесь выбраны лля моделирования специально, гтобы трудности понимания постановки проблемы не затемняли вопросов использования технических приемов при построении модели. При разработке ваших проектов не забывайте периодически сохранять с помощью кнопки Я панели инструментов вносимые изменения. Кроме того, набрав Сервис 1 Параметры, можно открыть окно Разное и установить флажок Автоматически сохранять проект лри старте модели. 5.1.
Построение простой модели с нуля. Модель сердечных сокращений Мы начнем с построения очень простой модели биения сердца. Такая модель с именем неехс уже построена в Лпу(.од(с, она находится в папке Вхагпр!ез~рагт И. Откройте эту модель (рис. 5.1). В окне редактора можно видеть четыре окна: окно проекта (Проект), окно свойств, окно структуры (рабочее поле редактора) и окно анимации. Закройте и откройте опять каждое из этих окон, измените их размеры, масштаб.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
