sistemnii_analiz_v_ypravlenii_V (998781), страница 24

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

Текст из файла (страница 24)

В частном случае, если очередное ключевое модельное событие соответствует наблюдению за некоторой компонентой показателя состояния, то происходит ее вычисление. Элемент ФРНПС-II может формироваться одним из трех указанных ранее способов. Выбор способа зависит от содержания компоненты показателя состояния и дискретности ее оценки.

Через определенное число ключевых модельных событий всех или одного типа рестартовые файлы можно архивировать.

По завершении имитационного эксперимента получают:

- суммарное количество реализовавшихся (наблюдавшихся) ключевых модельных событий;

- калькуляцию суммарных затрат по статьям;

- результаты обработки множества реализаций наблюдаемых переменных состояния – оценку среднего каждой из наблюдаемых пе­ременных состояния по множеству повторных реализаций имитационного эксперимента, оценку среднего квадратического отклонения, минимальное и максимальное из реализовавшихся значений. Эти результаты и составляют ФРНПС-I.

Первые два вида результатов обязательны и выдаются для каждой из реализаций имитационного эксперимента.

Наблюдаемые показатели состояния – программируемые. Кроме того, при имитационном эксперименте предусматривается возможность получения протокола имитационного эксперимента, оценки наблюдаемых переменных состояния для множества всех повторных реализаций имитационного эксперимента, а также состояния элементов банка состояний, отражающих занятость локальных СМО.

Рассмотрим второй гибридный метод имитационного моделирования – метод переходов.

При его построении предлагается использовать своего рода «отраженный» метод ключевых модельных событий (условно названный методом переходов), где за основу принят метод дискретных шагов, а метод модельных событий представлен типовыми кортежами кортежей стереотипных событий-трансформаций.

При этом предлагается принять за основу метод дискретных шагов, а метод модельных событий представлен типовыми кортежами кортежей стереотипных событий-трансформаций.

Формально метод переходов предполагает следующую методологическую формализацию:

- рассматривается трансформация состояния материальных квантов, число состояний которых конечно и априорно фиксировано, причем трансформации могут протекать только в дискретные моменты времени. Каждое из состояний соответствует нахождению материального кванта внутри одного из фиксированных подобъектов и маршрут его перехода в другой подобъект задан некоторым жестким вероятностным правилом, которое может срабатывать только в дискретные моменты времени. Таким образом, формируется некоторое множество состояний материального кванта S₁, ..., S_n, для которого назначается матрица вероятностных правил переходов ((R_ij)), задающая правило перехода материального кванта из состояния (подобъекта) i в состояние (подобъект) j. Посредством конструирования элементов матрицы ((R_ij)) некоторые состояния можно сделать недостижимыми для материальных квантов, а некоторые – поглощающими или же, наоборот, генерирующими;

- рассматривается динамика параметров внешней и внутренней среды, которые могут изменяться только в дискретные моменты времени (т.е. соответствующие функции, их задающие, являются кусочно-постоянными) и параметрировать ((R_ij));

- при формировании матрицы ((R_ij)) устанавливается множество типовых начальных состояний материальных квантов для произвольного момента времени, которое соответствует подобъектам-донорам;

- для каждого из этих состояний формируется ветвящийся вероятностный маршрут следования материального кванта к подобъекту-реципиенту.

При этом в нашем случае множества подобъектов-доноров и подобъектов-реципиентов тождественны и ((R_kk)) – непустые правила (т.е. материальный квант может перейти в тот же подобъект, т.е. остаться в нем).

Интересно отметить, что интерпретацию предложенного метода можно осуществить в различных глоссариях, соответствующих различным научным дисциплинам.

В частности, можно использовать предельные и обычные варианты:

- теории вероятностей, в рамках которых предусматривается выделение матриц вероятностных переходов, но где вероятности не заданы численно и не обязаны нормироваться в общепринятом понимании (т.е. доказательство полногруппности вариантов перехода очевидно, а оценка их вероятностей может быть просто неосуществимой или некорректной по смыслу);

- теории массового обслуживания, которая интерпретирует подобъекты как локальные системы массового обслуживания, а материальные кванты – как требования;

- теория предикатов и конечных автоматов;

- стохастические сети с детерминированными вершинами и динамическими вероятностными дугами и т.д.

Однако, в силу того, что такое отнесение не является прагматически необходимым, не будем жестко отождествлять предложенный метод имитационной идентификации с известным инструментарием исследования операций.

Таким образом, метод переходов состоит в пошаговом продвижении по модельному времени с трансформацией нахождения каждого из материальных квантов в одном из подобъектов.

Необходимая точность при этом достигается за счет минимизации квантования шкалы модельного времени – теоретически она может быть сделана сколь угодно малой, но ограниченной, исходя из требований по реактивности управляющей системы и соответственно времени компьютерной имитации.

Метод переходов в общем случае предполагает, что адресация попадания материального кванта зависит от:

- состояния материального кванта в предшествующий и более ранние моменты;

- параметров в предшествующий и более ранние моменты;

- параметров в последующий момент.

То есть формально при имитации должна возникать система с неограниченной памятью, а также зависимостью от будущей динамики.

Такое положение дел серьезно осложняет модельное исполнение имитационной модели. Поэтому во многих практически важных случаях, в том числе в данном, возможно в условиях некоторых предположений приемлемой жесткости свести описание к модели с памятью на один шаг назад, когда ретроспективный период может быть ограничен одним дискретным шагом назад, т.е. для момента времени t это будут соответственно момент t-1 и интервал [t-1,t].

Поэтому достаточно сформировать вероятностные маршруты только «исходящих» материальных квантов.

Метод переходов ориентирует также на то, что оценивание показателей состояния для момента t производится по интервалу [t-1,t) и требует сначала оценки показателей состояния, а уже потом – трансформации состояния материальных квантов. В противном случае для обеспечения наблюдаемости моделируемых процессов либо придется формировать протокол имитационного эксперимента и конструировать эвристические процедуры его интерпретации, либо сохранять информацию обо всем развитии событий. Во всех случаях это увеличивает вычислительную ресурсоемкость имитационных экспериментов в части объема потребляемой компьютерной памяти и скорости вычислений.

Соответствующие имитационные модели на базе метода переходов имеют структурный вид, представленный на рис. 2.4.

Функциональное назначение блоков такой имитационной модели следующее.

Блок формирования модельных начальных условий обеспечивает преобразование заданных начальных условий в модельное представление – своего рода трансляцию.

Существенной особенностью создаваемой на основе метода переходов имитационной модели является то, что для нее существенно облегчена процедура формирования модельных начальных условий, т.к. и внешние и модельные начальные условия организованы по схеме «от события», «от момента времени».

Блок реализации повторных имитационных экспериментов обеспечивает переборочную процедуру по повторным реализациям.

С условием оговоренной особенности начальных условий нецелесообразно формировать неприкосновенную копию модельных начальных условий с последующим их тиражированием для каждой повторной реализации, и этот блок можно встраивать в блок реализации повторных имитационных экспериментов.

Блок обработки результатов повторных реализаций имитационного эксперимента подразумевает статистическую обработку значений оценок показателей состояния, оцененных для каждой повторной реализации для каждого дискретного момента их наблюдений.

Блок-имитатор объекта моделирования выполняет функции изменения состояния материальных квантов в дискретные моменты модельного времени.

В блоке-имитаторе объекта моделирования, в свою очередь, выделяются локальные блоки-имитаторы, задействованные для каждого очередного анализируемого материального кванта в зависимости от его нахождения в том или ином выделенном субподобъекте-доноре.

Общая схема функционирования имитационной модели на базе метода модельных переходов отражена на блок-схеме, представленной на рис. 2.5.

В содержательном плане функционирование осуществляется следующим образом.

Первоначально производится ввод исходных данных.

Далее организуется фиксированное число повторных итераций по повторным реализациям имитационного эксперимента.

Для каждой из этих итераций сначала производится формирование начальных модельных условий.

Затем организуется проведение каждой из предусмотренных повторных реализаций (их число задается априорно, исходя из требований по статистическим характеристикам подлежащих оцениванию показателей состояния).

С учетом низкого уровня стохастичности в модели число повторных реализаций имитационного эксперимента может быть ограничено десятью.

Для каждой из фиксированных повторных реализаций имитационного эксперимента организуются:

- оценка значений показателей состояния для фиксированной реализации и моментов времени, заданных как моменты оценки значений показателей состояния;

- переадресация материальных квантов из субподобъекта в субподобъект для каждого из выделенных дискретных моментов времени.

После завершения всех предусмотренных повторных реализаций имитационного эксперимента производится статистическая обработка его результатов по каждому из назначенных показателей состояния.

Рис. 2.5. Общая схема функционирования имитационной модели
на базе метода переходов

Заканчивается процесс выводом результатов (оцененных показателей состояния) компьютерного прогнозного имитационного эксперимента.

И, наконец, завершим представление методов имитационного моделирования кратким рассмотрением гибридно-гибридного метода – метода параллельно-последовательных переходов.

За его основу принят уже рассмотренный выше метод переходов, но для моментов перехода построено последовательное диспетчеризуемое множество методов переходов и ключевых модельных событий – кортеж включений имитационных моделей на базе различных, в том числе гибридных методов, имитационного моделирования.

Метод параллельно-последовательных переходов состоит (см. рис. 2.6) в пошаговом продвижении по общемодельному времени с последовательным «послойным» воспроизведением динамики состояния объекта управления, трансформацией этих подсостояний в челночном, сканирующем или маятниковом режиме.

Рис. 2.6. Внутримоментная диспетчеризация переходов
(для случая двух подмоделей)

В том случае, если рассматривается только один слой, гибридно-гибридный метод превращается в обычный гибридный.

Необходимая точность при этом достигается за счет минимизации квантования шкалы модельного времени – теоретически она может быть сделана сколь угодно малой, но ограниченной, исходя из требований по реактивности управляющей системы и соответственно времени компьютерной имитации.

Таким образом, в общем случае методы имитационного моделирования предусматривают введение трехуровневой иерархической системы кортежей:

- временных кортежей по глобальному модельному времени;

- модельных кортежей для фиксированного момента глобального модельного времени;

- причинно-следственных, в том числе событийных, кортежей для фиксированной модели и фиксированного момента подмодельного времени.

Характеристики

Список файлов книги