Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (3-е изд., 2001) (1186218), страница 36

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 36)

При этомвыбор А; оказывает существенное влияние на ход процесса и резуль­таты моделирования, и если At задана неправильно, то результатымогут получиться недостоверными, так как все события появляютсяв точке, соответствующей верхней границе каждого интервала мо­делирования. При применении «принципа Sz» одновременная об­работка событий в модели имеет место только тогда, когда этисобытия появляются одновременно и в реальной системе. Этопозволяет избежать необходимости искусственного введения ран­жирования событий при их обработке в конце интервала At.При моделировании по «принципу At» можно добиться хорошейаппроксимации: для этого At должно быть малым, чтобы дванеодновременных события не попали в один и тот же временнойинтервал.

Но уменьшение At приводит к увеличению затрат машин­ного времени на моделирование, так как значительная часть тратит­ся на корректировку «часов» и отслеживание событий, которыхв большинстве интервалов может и не быть. При этом даже присильном «сжатии» At два неодновременных события могут попастьв один и тот же временной интервал At, что создает ложноепредставление об их одновременности.Для выбора принципа построения машинной модели Мм и со­ответственно ЯИМ необходимо знать: цель и назначение модели;требуемую точность результатов моделирования; затраты машин­ного времени при использовании того или иного принципа; необ­ходимый объем машинной памяти для реализации модели, постро150еныой по принципу At и Sz; трудоемкость программирования моде­ли и ее отладки.Требования к языкам имитационного моделирования. Таким об­разом, при разработке моделей систем возникает целый ряд специ­фических трудностей, поэтому в ЯИМ должен быть предусмотреннабор таких программных средств и понятий, которые не встреча­ются в обычных ЯОН.Совмещение.

Параллельно протекающие в реальных системах5 процессы представляются с помощью последовательно работа­ющей ЭВМ. Языки моделирования позволяют обойти эту труд­ность путем введения понятия системного времени, используемогодля представления упорядоченных во времени событий.Размер.

Большинство моделируемых систем имеет сложнуюструктуру и алгоритмы поведения, а их модели велики по объему.Поэтому используют динамическое распределение памяти, когдакомпоненты модели системы Мм появляются в оперативной памятиЭВМ или покидают ее в зависимости от текущего состояния. Важ­ным аспектом реализуемости модели Мы на ЭВМ в этом случаеявляется блочность ее конструкции, т. е. возможность разбиениямодели на блоки, подблоки и т. д.Изменения. Динамические системы связаны с движением и харак­теризуются развитием процесса, вследствие чего пространственнаяконфигурация этих систем претерпевает изменения по времени.Поэтому во всех ЯИМ предусматривают обработку списков, от­ражающих изменения состояний процесса функционирования моде­лируемой системы S.Взаимосвязанность.

Условия, необходимые для свершения раз­личных событий в модели Мм процесса функционирования системыS, могут оказаться весьма сложными из-за наличия большого коли­чества взаимных связей между компонентами модели. Для разреше­ния связанных с этим вопросом трудностей в большинство ЯИМВключают соответствующие логические возможности и понятиятеории множеств.Стохастичность. Для моделирования случайных событий и про­цессов используют специальные программы генерации последовате­льностей псевдослучайных чисел, квазиравномерно распределенныхна заданном интервале, на основе которых можно получить стоха­стические воздействия на модель Ми, имитируемые случайнымивеличинами с соответствующим законом распределения.Анализ. Для получения наглядного и удобного в практическомотношении ответа на вопросы, решаемые методом машинного мо­делирования, необходимо получать статистические характеристикипроцесса функционирования модели системы М(5).

Поэтому преду­сматривают в языках моделирования способы статистической об­работки и анализа результатов моделирования.\'ЛПеречисленным требованиям при исследовании и проектирова­нии различных систем S отвечают такие наиболее известные языкимоделирования дискретных событий, как SIMULA, SIMSCRIPT,GPSS, SOL, CSL и др.5.2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЯЗЫКОВИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯЗа сравнительно небольшой срок в области машинного модели­рования систем произошел скачок, который был обусловлен потре­бностью в принципиально новом методе исследования и развитиемсредств вычислительной техники и который в первую очередь выра­зился в увеличении количества специализированных ЯИМ, причемэтот процесс имеет лавинообразный характер.

К настоящему време­ни насчитывается несколько сотен развитых ЯИМ, поэтому оченьважно разобраться в этом многообразии ЯИМ и выбрать длямоделирования конкретной системы S наиболее эффективный язык[17, 31, 37, 46].Основы классификации языков моделирования. Как уже отмеча­лось, для машинного моделирования системы 5 пригодны триспособа проведения вычислений, в основе которых лежит примене­ние цифровой, аналоговой и гибридной вычислительной техники.Рассмотрим методы моделирования систем с точки зрения исполь­зования языков программирования. При этом в данном параграфеопустим рассмотрение чисто аналоговых способов вычислений, таккак они реализуются не программно, а путем составления элект­рических цепей, т. е.

когда язык программирования не требуется (необсуждая вопросы программирования АВМ). По этой же причинене будем рассматривать использование ЯИМ при гибридных мето­дах вычислений. Тогда классификация языков для программирова­ния моделей систем имеет вид, приведенный на рис.

5.3.Для моделирования систем используются как универсальныеи процедурно-ориентированные ЯОН, так и специализированныеЯИМ. При этом ЯОН предоставляют программисту-разработчикумодели Мм больше возможностей в смысле гибкости разработки,отладки и использования модели. Но гибкость приобретается ценойбольших усилий, затрачиваемых на программирование модели, таккак организация выполнения операций, отсчет системного времении контроль хода вычислений существенно усложняются.Имеющиеся ЯИМ можно разбить на три основные группы,соответствующие трем типам математических схем: непрерывные,дискретные и комбинированные.

Языки каждой группы предназ­начены для соответствующего представления системы S при созда­нии ее машинной модели Мм.В основе рассматриваемой классификации в некоторых ЯИМлежит принцип формирования системного времени. Так как152рI МоделированиеАналоговые]систем IГибридныеЦифровые IЯзыки имитацион ного моделированияftXНепрерывные I I КомбинированныеЯзыки общегоназначения1 ,ДискретныеXItIsи1Рис. 5.3.

Классификация языков для программирования моделей систем«системные часы» предназначены не только для продвижения си­стемного времени в модели Мм, но также для синхронизации раз­личных событий и операций в модели системы S, то при отнесениитого или иного конкретного языка моделирования к определенномутипу нельзя не считаться с типом механизма «системных часов».Непрерывное представление системы S сводится к составлениюуравнений, с помощью которых устанавливается связь между эн­догенными и экзогенными переменными модели. Примером такогонепрерывного подхода является использование дифференциальныхуравнений. Причем в дальнейшем дифференциальные уравнениямогут быть применены для непосредственного получения харак­теристик системы, это, например, реализовано в языке MIMIC.А в том случае, когда экзогенные переменные модели принимаютдискретные значения, уравнения являются разностными. Такой под­ход реализован, например, в языке DYNAMO.Представление системы 5 в виде типовой схемы, в которойучаствуют как непрерывные, так и дискретные величины, называет­ся комбинированным.

Примером языка, реализующего комбини­рованный подход, является GASP, построенный на базе языкаFORTRAN. Язык GASP включает в себя набор программ, с помо­щью которых моделируемая система S представляется в следу­ющем виде. Состояние модели системы М (S) описывается наборомпеременных, некоторые из которых меняются во времени непрерыв­но. Законы изменения непрерывных компонент заложены в струк153туру, объединяющую дифференциальные уравнения и условия от­носительно переменных. Предполагается, что в системе могут на­ступать события двух типов: 1) события, зависящие от состояния z/,2) события, зависящие от времени /,.

События первого типа наступа­ют в результате выполнения условий, относящихся к законам изме­нения непрерывных переменных. Для событий второго типа процессмоделирования состоит в продвижении системного времени от мо­мента наступления события до следующего аналогичного момента.События приводят к изменениям состояния модели системы и зако­нов изменения непрерывных компонент. При использовании языкаGASP на пользователя возлагается работа по составлению на языкеFORTRAN подпрограмм, в которых он описывает условия наступ­ления событий, зависящих от процесса функционирования системыS, законы изменения непрерывных переменных, а также правилаперехода из одного состояния в другое.Языки моделирования дискретных систем. В рамках дискретногоподхода можно выделить несколько принципиально различныхгрупп ЯИМ.

Характеристики

Список файлов книги