pronikov_a_s_2000_t_3 (830968), страница 97

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

Текст из файла (страница 97)

Процедура моделирования зависит от формы представления используемой модели и целей моделирования. Функционирование АПС заключается в параллельном выполнении нескольких технологических процессов, требующих определенного перемещения ресурсов системы: материальных, энергетических, информационных в соответствии с заданной совокупностью алгоритмов работы системы А и входных воздействий Х. При алгоритмическом методе моделирования динамика производственной системы, имеющей внутренние характеристики Я в момент т может быть определена как У=У(Х КА,т), (15.3) 512 где à — множество операторов вычисления выходных характеристик. Состояние производственной системы в момент времени т определяется совокупностью ее внутренних характеристик и находит отражение в совокупности выходных характеристик.

Состав характеристик, определяющих состояние производственной системы, зависит от конкретных задач исследования. При моделировании по методу отражения состояний системы динамику системы можно представить как последовательность изменения ее состояний при известном начальном состоянии. Среди всех характеристик У, определяющих состояние системы, можно найти ограниченное (и) множество ~Хп~ достаточное для описания состояния системы в каждый момент времени. Элементы Уп носят название координат состоян и я с и с т е м ы.

Пространство в координатах Уп носит название и-мерного пространства состояний. Состояние системы в пространстве состояний в каждый момент времени определяется точкой с координатами У = ~У, У, ... Уп|, а траектория точки У(т) в пространстве состояний носит название траектории состояя н и й. Если известно условие перехода из одного состояния в другое для всех возможных состояний на всем периоде моделирования („)=Ф(,) (,).~(,)1 то выходные характеристики можно определить по формуле („,)= ((„)) (15.4) (15.5) Для сложных производственных систем этот метод состояний, в отличие от алгоритмического, позволяет получить более удобные процедуры машинного моделирования. Моменты перехода из одного состояния в другое, при моделировании процедуры «Управление», можно определять либо рассчитывая осуществимость перехода через равные интервалы времени, либо определяя момент возникновения ближайшего по времени перехода.

В последнем случае интервалы времени будут неравными, а самих интервалов будет меньше чем в первом случае. Управляющие воздействия — это те элементы ПС, изменяя или варьируя которыми, ЛПР может воздействовать на моделируемый объект, добиваясь получения желаемых выходных характеристик. Однако, в общем случае, выбор того или иного управляющего воздействия требует и обеспечения его соответствующими ресурсами из числа имеющихся в распоряжении ЛПР. Поэтому под управлением У мы будем понимать совокупность управляющих воздействий Ху и ресурсов их обеспечения Ау.

Функционирование системы между двумя событиями представляет собой переход. Каждый переход осуществляется определенными ресурсами. Прогнозируемые события (например, событие «начать» действие) выполняются при полном обеспечении необходимыми для соответствующего перехода ресурсами и полном соответствии их атрибутов. Невыполнение этих условий может породить новые действия и процессы по обеспечению недостающими ресурсами, например, изготовление инструмента или его получение из другого подразделения ПР.

П и Г в уравнениях (15.4) и (15.5) — множество операторов, называемых соответственно операторами перехода и операторами выхода. Для непрерывных, аналитических моделей уравнения (15.4) принимают вид системы дифференциальных уравнений, называемых уравнениями перехода или уравнениями связи У'(т)=ф (х,г,т)/~'=1,п.

(15.6) Одна из целей моделирования — получение совокупности исследуемых показателей функционирования АПС при заданных условиях. Это позволяет лицу, принимающему решение (ЛПР) на основании своего субъективного опьпа, оценить качество решения и в случае необходимости осуществить его коррекцию в направлении, определяемом субъективным желанием проектировщика. Моделирование проводится многократно во всей области б допустимых управляющих воздействий. х (т)я0,(т).

(15.7) Более высокий уровень моделирования достигается, если цель моделирования формулируется как нахождение оптимального с некоторой точки зрения решения при выполнении условия (15.7) и ограничений на значения некоторых лимитирующих показателей 513 (15.8) на оценочном периоде О моделируемой процедуры, где ~У„'~~ — допустимое значение 1с-го показателя. Условия (15.8) носят название конечных краевых условий. В качестве критерия оптимальности О принимается один (однокритериальная задача) или несколько (многокритериальная задача) пока; зателей.

Например, приведенные затраты, технологическая себестоимость, прибыль, производительность и т.д. При такой постановке возможна организация автоматического и направленного перебора проектных решений с целью получения либо одного варианта, имеющего наилучшее значение, либо их некоторое ограниченное количество, для принятия окончательного решения ЛПР.

При использовании аналитических моделей в некоторых случаях возможно точное аналитическое решение оптимизационной задачи. Эиапы моделирования Для моделирования АПС необходимо создать модель и провести ее исследование. Укрупненно все работы по моделированию можно разбить на следующие этапы: формирование цели моделирования; теоретические исследования и разработка концептуальной модели; подготовка исходных данных; разработка модели; разработка моделирующего алгоритма; выбор средств моделирования; разработка, настройка или генерация программной модели на решение конкретной задачи; проверка адекватности и корректировка модели; планирование машинных экспериментов; моделирование на ЭВМ; анализ результатов моделирования. В содержание этапа «Формирование цели моделирования» входят: исследование производственной проблемы, требующей моделирования; формирование задач и критериев моделирования на понятийном уровне, значений весовых коэффициентов при многокритериальном моделировании показателей, граничных краевых условий, значений внешних воздействий, изменяемых в процессе моделирования внутренних характеристик, определение оценочного периода анализа функционирования системы, требуемой точности результатов моделирования; анализ имеющихся в распоряжении исследователя ресурсов моделирования.

Цели моделирования устанавливают на основании анализа метасистемы, в которую входит рассматриваемая производственная система. Только при таком рассмотрении можно выделить все внешние связи системы и определить ее эффективность с точки зрения глобальных, а не локальных задач. Первоначально цель моделирования определяется в текстовом виде совместно заказчиком и разработчиком модели. Затем, в рамках концептуального моделирования, ее представление формализуется в виде количест- 514 разработать единую методику создания моделей не представляется возможным. В общем случае разработка модели требует получения совокупности операторов выхода (15.3), (15.5) и операторов и уравнений перехода (15.4) или (15.б), условий текущих ограничений (15.7) и краевых условий (15.8).

Они могут быть получены на основе теоретического анализа функционирования системы, ее экспериментального исследования или с использованием обоих методов. В последнем случае теоретический анализ позволяет получить структуру модели, а на основе экспериментов устанавливаются ее параметры. Эксперименты могут проводиться как на натурных объектах„так и на математических моделях, адекватность которых в исследуемой области установлена.

Разработанная математическая модель функционирования производственной системы может быть исследована с применением различных методов и моделирующих алгоритмов. Более полное исследование модели можно провести с помощью аналитических методов, позволяющих не только анализировать, но и синтезировать наилучшие решения. Однако это возможно для сравнительно простых систем. При анализе и синтезе ПС аналитические методы используются для исследований рабочих процессов, динамики функционирования исполнительных агрегатов, например, приводов, промышленных роботов.

Представление сложных производственных систем в аналитическом виде возможно за счет значительного упрощения модели относительно реального объекта и поэтому для таких систем аналитическое моделирование если и используется, то на начальных этапах проектирования, либо для первых грубых оценок. Решение возможно либо аналитическими методами„что предпочтительно, но не всегда возможно, либо численно с применением быстродействующих ЭВМ.

При интеллектуальном моделировании динамические процессы систем и их элементы (переходы, состояния, воздействия) имитируются аналогичными процессами с соблюдением временных соотношений, характеристик процессов на моделях. При этом возможна любая необходимая для исследования детализация системы. Выше описаны этапы полномасштабного создания моделей ПС для решения конкретной задачи. В настоящее время исследователь имеет возможность воспользоваться языковыми и программными средствами моделирования, облегчающими процесс формирования моделей.

В его задачу входит выбор инструментальных средств, предназначенных для моделирования ПС нужного класса и обеспечивающих реализацию принятого исследователем метода моделирования. С использованием этих средств формируется требуемая модель и настраивается на решение конкретной задачи. Адекватность полученной модели и оригинала не может быть полной. Можно считать, что модель адекватна с оригиналом, если вероятность того, что отклонения исследуемых характеристик не превышают предельной величины, больше допустимой вероятности Р~. Однако для проектных задач ПС подобный критерий невозможен для практического применения. 516 Это связано с тем что: для проектируемых систем точные значения выходных показателей априорно неизвестны; проведение сравнения с результатами функционирования аналогичных систем не может гарантировать правильности оценок в связи с уникальностью каждого решения ПС и более широкой областью применения моделей; чем одна реализация ПС, взятая для сравнения; на реальных производственных системах невозможно получить достаточную представительность экспериментальных данных, учитывая стохастичность протекающих в них процессов и ограниченность допустимых пределов варьирования исходными данными.

Характеристики

Список файлов книги