Призначення, принципи створення, структура та класифікація сапр

Мови імітаційного моделювання

Основним завданням є вибір мови. Кожна мова має власну систему абстракцій, що лежать в основі формалізації складних систем. Для програмування моделі можуть використовуватись такі мови:

  1. Універсальні алгоритмічні мови високого рівня
  2. Спеціалізовані мови моделювання. Мови, що реалізують подій, процесно-орієнтований підхід
  3. Проблемно-орієнтовані мови та системи моделювання
Якість мов моделювання характеризується:
  1. Зручністю опису процесу функціонування
  2. Зручністю введення вихідних даних, варіювання структури, алгоритмів структури, параметрів моделі
  3. Ефективність аналізу та виведення результатів моделювання
  4. Простотою налагодження та контролю роботи моделюючої програми
  5. Доступність сприйняття та використання мови
Здебільшого мови моделювання визначають поведінку систем у часі за допомогою модифікованого подієвого алгоритму, як правило, він включає список поточних і майбутніх подій.

Класифікація мов імітаційного моделювання

Мови імітаційного моделювання

Орієнтовані на транзакції

Орієнтовані на процеси Орієнтовані на події

SIM SCRIPT GASP, YCM

Транзактиабоповідомленняє абстрактними рухомими елементами, які можуть моделювати різні об'єкти реального світу: сполучення, програми, транспортні засоби, людей тощо. Переміщаючись між блоками моделі, транзакти викликають різні дії. Можливі їх затримки в деяких точках моделі, зміна маршрутів та напрямки руху, розщепленнятранзактрів на кілька копій тощо. З кожним транзактом пов'язаний упорядкований набір даних.

Безперервне уявлення систем зводиться до подання диференціальних рівнянь, за допомогою яких встановлюють зв'язок між вхідною та вихідною функціями. Приймають дискретне значення, то рівняння є різницевими. Одним із яскравих представників комбінованих мов є мова GASP, в основі якої лежить мова FORTRAN. У ньому передбачається, що у системі можуть наступати 2 види подій:

  1. Подія, що залежить від стану
  2. Подія, що залежить від часу.
Стан системи описується набором змінних, причому деякі з них змінюються безперервно. При такому підході користувач повинен складати процедури, що описують умову настання подій, закони зміни безперервних змінних, правила переходу від стану до іншого.

Моделювання технічних об'єктів на метарівні.

На метарівні об'єкт представляється як сукупності елементів, пов'язаних друг з одним обмеженим числом зв'язків. При цьому для кожного елемента зв'язку поділяються на входи та виходи. По-друге елементи вважаються односпрямованими, тобто. такими, у яких вхідні сигнали можуть передаватися до виходів, але сигнали на виходах не можуть впливати стан входів через внутрішні зв'язки елемента. Сигнали і при цьому називають зміну фазових змінних. По-третє стан будь-якого виходу залежить від навантаження, тобто. від кількості та видів елемента, підключених до цього виходу. У четвертих стан будь-якого зв'язку характеризується не двома, а однієї фазової змінної. Ухвалення подібних припущень призводить до спрощення математичних моделей.

Функціональне моделювання широко використовується для моделюванняаналогової радіоелектронної апаратури систем автоматичного керування та регулювання з елементами не тільки електричної, а й іншої природи (гідравліка, пневматика) енергетичних систем, функціонування яких пов'язане з передачею між частинами систем енергії, кількості руху, тиску і т.д.

Системи масового обслуговування.

у будь-якій СМО можна виділити елементи:

  1. Потік заявок
  2. Черга
  3. Канали обслуговування
  4. Вихідний потік обслужених заявок
СМО діляться на типи за низкою ознак:
  • за кількістю каналів СМО:
  1. Одноканальні, коли є один канал обслуговування
  2. Многоканальніабоn-канальні, коли кількість каналів більша або дорівнює 2. Багатоканальні СМО можуть складатися з однорідних каналів, або з різнорідних, що відрізняються тривалістю обслуговування однією заявкою.
  • З дисципліни обслуговування
  1. СМО з відмовими, в який заявка, що надійшла на вхід СМО в момент, коли всі канали зайняті, отримує відмову і залишає СМО (кажуть, що заявка пропадає)
  2. СМО з очікуванням(чергою), у таких системах заявка, що надійшла в момент зайнятості всіх каналів, стає в чергу і чекає на звільнення каналу, який прийме цю заявку до обслуговування
  3. СМО змішаного типу(з обмеженим очікуванням) такі системи, в яких на перебування заявки у черзі накладаються деякі обмеження. Наприклад, на довжину черги або максимальний час перебування заявки у черзі
  • З обмеження потоку заявок:
  1. Замкнуті, заявкинеповертаються в систему та
  2. Відкриті
  • За кількістю етапів обслуговування:
  1. Однофазні. Якщо канали СМО однорідні, тобто. виконують ту саму операцію обслуговування, то такі СМО називаються однофазними.
  2. Многофазні. Якщо канали СМО розташовані і вони однорідні, т.к. виконують різні операції (тобто обслуговування складається з декількох фаз, то СМО називається багатофазною). Приклад роботи багатофазної СМО є обслуговування автомобілів на СТО.

Настройки систем масового обслуговування.

Потік заявок характеризується часом надходження заявок. У загальному випадку потік можна розглядати як випадковий процес, який задається функцією розподілу проміжків часу між моментом надходження двох сусідніх заявок. Основною характеристикою потоку заявок є інтенсивність, що дорівнює середній кількості заявок, що надходять в одиницю часу. Т – середній інтервал часу між надходженнями двох сусідніх заявок. Робота обслуговуючого апарату характеризується тривалість обслуговування заявок – проміжком часу, необхідним обслуговування. У випадку це випадкова величина, характеризується деяким законом розподілу. Математичне очікування закону розподілу – це середній час обслуговування заявок. Закони розподілу випадкових величин при моделюванні самого можуть бути довільними, але найчастіше використовуються розподіли: експоненціальний, дельта розподіл Ерланга та нормальний.

Моделювання послідовності випадкових чисел (у СМО – це інтервали часу між надходженням заявок та часу обслуговування) розподілених за заданим законом виконується на основі програмного датчика чисел зрівномірним розподілом чисел в інтервалі від 0 до 1

Моделі СМО повинні описувати процеси проходження заявок через СМО. Стан системи у кожний момент часу виражається сукупністю змінних, що мають переважно дискретний характер, так стан обслуговуючого апарату описується змінною до , яка може приймати одне з двох можливих значень «вільний» і «зайнятий». А також довжинами черг на входах обслуговуючого апарату. Черг може бути кілька, якщо СМО фігурують заявки різних типів (пріоритетів). Стан кожної заявки описується змінною, значеннями якої може бути «обслуговування» чи «очікування».

Результатом аналізу СМО повинні бути значення вихідних параметрів, продуктивності СМО, середній та максимальний час обслуговування заявок, середні довжини черг, коефіцієнти завантаження обслуговуючих апаратів, ймовірність обслуговування заявок за час не вище заданого тощо.

Вихідні дані при моделюванні виражаються параметрами обслуговуючих апаратів та джерелами заявок. Зазвичай вони є законом розподілу таких величин, як час обслуговування заявки, інтервал часу між появами заявок. Тому внутрішніми та зовнішніми параметрами, значення яких зазначаються у вихідних даних, є параметри цих законів розподілу. Отримання подібних даних та забезпечення їх достовірності – це важлива проблема аналізу об'єктів на метарівні.