pronikov_a_s_2000_t_3 (830968), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Полученная процедурная модель может служить для ускоренной разработки или исследования для группы однотипных изделий, например, процедурная модель проектирования гаммы роботов, приводов, СВЧ печей и т.д. При этом только изменение параметров исходного состояния объекта приводит к изменению информации каждого пользователя, включая и выходную информацию. Виды моделей При моделировании объект-оригинал определяется совокупностью внутренних характеристик Я„и характеризуется определенными свойствами.
Количественной мерой свойств объекта служит множество внутренних Р, и выходных У, характеристик. Система проявляет свои свойства под влиянием внешних воздействий Х„. К ним относятся управляющие воздействия Х, являющиеся целенаправленно изменяемыми в процессе управления входными воздействиями или варьируемыми параметрами и возмущающие воздействия Х„~. Возмущающие воздействия могут быть контролируемыми (наблюдаемыми) и неконтролируемыми (ненаблюдаемыми).
Выходные характеристики системы — это внешние признаки системы, определяющие ее влияние на другие системы внешние, по отношению к рассматриваемой системе. Выходные характеристики зависят от внешних воздействий и внутренних характеристик системы. Отдельная выходная характеристика у„е У, определяется ограниченным множеством внутренних характеристик. На каждом этапе проектирования или анализа ПР интерес представляет талька некоторая ограниченная совокупность выходных 508 характеристик (у„~ ~ У„, зависящая от ограниченной совокупности (з„, ~ ~ Я„. Это позволяет проводить интересующий анализ систем- оригиналов на их моделях.
Модель — это тоже система со своими внутренними Ям и выходными Гм характеристиками. (рис.15.3). Замещение оригинала моделью возможно, если анализируемые выходные характеристики оригинала и модели связаны одинаковыми или близкими зависимостями с их внутренними характеристиками и внешними воздействиями Х(у '~~от ~ои Уо Хо„ (а) ом ~м Рис. 15.3. .'~лементы оригинала (а) и его модели ~6) 509 Модель может быть осуществлена как в виде физически реализуемых систем, устройств, машин, воспроизводящих в некотором масштабе процессы исследуемой системы, — физическая модель, так и в виде системы математических выражений — математическая модель.
Для моделирования в КИП практическое значение имеет только математическое моделирование. По способу построения математические модели могут бытьтеоретическими, формальными и комбинированными. Теоретические модели формируются на основе изучения внутренней структуры и внутренних взаимосвязей системы. Формальные модели — на основе выявления зависимостей между внешними воздействиями и выходными характеристиками без изучения внутренней структуры системы. При создании комбинированных систем используются оба подхода. Статическая модель описывает связи между характеристиками, воздействиями и параметрами системы при отсутствии или без учета их возможного изменения во времени.
Это допускает использование подобных моделей для исследования некоторых усредненных значений выходных характеристик'машин, агрегатов или выходных характеристик систем, соответствующих установившимся режимам. В динамических моделях связи представляют функции непрерывного ~ (аналоговые модели) или дискретного Лт времени (дискретные модели). Динамические модели можно использовать для анализа производственных и технологических процессов.
При моделировании ПР время моделирования ~ является обобщенным понятием. Это может быть реальное масштабированное время, время выполнения только рабочего процесса или некоторые переменные, связанные с реальным временем функциональными зависимостями. У модели с нестационарными внутренними характеристиками последние являются функциями времени, у стационарных моделей— они неизменны во времени.
В детерминированных моделях все параметры системы определяются их детерминированными значениями. В стохастических моделях существуют внутренние характеристики, определяемые вероятностными зависимостями, например, характеристики отказов инструмента, оборудования; характеристики восстановления систем после отказов и т.п. В зависимости от формы описания связей в модели последние могут быть аналитическими, если все связи описываются только аналитическими уравнениями, логическими или лингвистическими.
Обычно модели бывают комбинированными: логика-аналитическими, логико-лингвистическими. Динамические модели сложных систем, в соответствии с представлением динамики происходящих в системе процессов, можно разделить на событийные и шаговые, синхронные и асинхронные. В моделях с событийным характером описания процессов изменение состояния системы определяется только в особые моменты, когда в системе происходят какие-либо события. В периоды времени между событиями состояние системы либо не изменяется, либо изменение происходит детерминировано по известным зависимостям, определяемым только свойствами внутренних элементов системы.
Динамика модели фактически повторяет динамику дискретной производственной системы. Асинхронность процессов означает тот факт, что процессы могут рассматриваться в модели как независимые и скорости выполнения их могут быть любыми. В моделях другого типа моменты наступления событий определяются путем анализа интервала времени с определенным шагом — шагом интегрирования, который может быть как постоянным, так и переменным. Динамика таких моделей является дискретным приближением реальных непрерывных процессов.
В реальных системах различные процессы могут протекать как последовательно, так и параллельно, а несколько событий могут происходить как со сдвигом во времени, так и одновременно. Реализация на моделях динамических процессов, протекающих параллельно с возможными совпадениями во времени событий, вызывает определенные трудности при создании моделей и организации моделирующих алгоритмов. Так, если события могут происходить одновременно и они некоммутативные (т.е. процессы, вызванные ими, зависят от порядка наступления событий), то в модели недостаточно определить реакцию системы на событие. Необходимо указать — в какой последовательности модель должна отрабатывать одновременные события.
В общем случае моделирование используется на различных этапах жизненного цикла изделия и ПР и на разных уровнях принятия решений, 510 требующих различной детализации и точности исследований. Поэтому при создании и эксплуатации ПР используют совокупности различных моделей от наиболее сложных, описывающих динамику производственных процессов в целом, до более простых моделей отдельных операций, переходов, деталей, заготовок. Элементы моделей При одинаковых внешних воздействиях х ~ на определенном оцеой ночном периоде т времени интересующие исследователя выходные характеристики можно представить в виде ~15.1) (15.2) где à — некоторые операторы преобразования, г' — модельное время; т„, = тт, т масштабный коэффициент. Если между характеристиками оригинала и объекта существует с определенным приближением связь то можно говорить об общности внутренних характеристик оригинала и модели.
И наоборот, если такая общность каким-либо образом установлена, то полученные выходные характеристики в результате моделирования являются отображением выходных характеристик оригинала при тех же внешних воздействиях и оценочном периоде. Форма представления моделей определяет и метод их исследования. По этому признаку можно выделить аналитические и имитационные модели. В аналитических моделях формализованное описание позволяет получить решение уравнения ~15.2) в явном виде при использовании известного математического аппарата. В имитационных моделях оператор Г в уравнении (15.2) представляет совокупность правил изменения состояния системы. Прежде чем приступить к проведению экспериментов на модели, требуется проверка степени ее адекватности реальным условиям производства.
Это может быть достигнуто сравнением интересующих выходных характеристик предлагаемой модели и оригинала при эквивалентных внешних воздействиях. Если у„-+ у, то считают, что имеет место адекватность оригинала и модели с заданной степенью достоверности.
Вместо оригинала в этом случае может быть использована другая, более точная модель, адекватность которой установлена ранее. При дальнейшем изложении материала мы будем иметь дело с описанием моделей. Поэтому все обозначения элементов, если это не указано особо, будут относиться к моделям без обозначения индексов.
Управляющие воздействия обычно детерминированы, формируются системой управления ПС по определенным алгоритмам. Примером управляющих воздействий могут служить команды на адресацию транс- 511 портных устройств, изменение интенсивности грузопотоков, изменение технологических маршрутов и т.п. При моделировании все внешние воздействия задает исследователь и они являются управляющими. К управляющим воздействиям при моделировании относят также случайные внутренние воздействия, приводящие к изменению внутренних характеристик системы, например, отказы оборудования. Случайные воздействия задаются либо соответствующими распределениями, либо детерминировано их статистической оценкой. Выходные характеристики оригинала и модели могут быть те кущи м и у,(с), зависящими только от внутренних характеристик системы и входных воздействий, определенных в момент времени т, и и н т е г р а л ь н ы м и у„(Т), которые зависят от всей предыстории процесса до момента времени Т.
Интегральные выходные характеристики производственной системы, представляющие интерес для исследователя при решении определенной задачи, носят название показателей (у,) ~ 1у„) функционирования системы. К ним можно отнести производительность, объем незавершенного производства, коэффициент загрузки станков и т.п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
