21 Имитационное моделирование. Принципы построения имитационных моделей

Имитационные математические модели применяются тогда, когда техническая система особенно сложна или когда необходим высокий уровень детализации представления процессов, протекающих в ней. К таким системам можно отнести экономические и производственные объекты, морские порты, аэропорты и др. Для таких технических систем ради получения аналитической математической модели исследователь вынужден накладывать жёсткие ограничения на модель и прибегать к упрощениям.

Имитационная модель — логико-математическое описание объекта, которое может быть использовано для экспериментирования на компьютере в целях проектирования, анализа и оценки функционирования объекта.

Имитационное моделирование — метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы так, как они проходили бы в действительности.

Такую модель можно использовать любое количество времени как для одного испытания, так и заданного их множества. При этом результаты будут определяться случайным характером процессов. По этим данным можно получить достаточно устойчивую статистику.

Цель имитационного моделирования состоит в воспроизведении поведения исследуемой системы на основе результатов анализа наиболее существенных взаимосвязей между ее элементами или другими словами — разработке симулятора исследуемой предметной области для проведения различных экспериментов.

Этапы:

• формулировка проблемы;

• построение математической модели функционирования системы;

• составление и отладка программы для ЭВМ, включая и разработку процедур моделирования различных случайных факторов;

• планирование имитационных экспериментов;

• проведение экспериментов и обработка результатов исследования.

Принципы построения ИМ модели:

Принцип  Δt. Алгоритмом моделирования имитируется движение, то есть изменение состояния системы, в фиксированные моменты времени: t, t + Δt, t + 2Δt, t + 3Δt, …

Для этого заводится счетчик времени (часы), который на каждом цикле увеличивает свое значение t на величину шага во времени Δt, начиная с нуля (начало моделирования). Таким образом, изменения системы отслеживаются такт за тактом в заданные моменты: t, t + Δt, t + 2Δt, t + 3Δt,

Принцип особых состояний. 

К примеру, состояние, в котором обычно находится система, обычным состоянием. Такие состояния интереса не представляют, хотя занимают большую часть времени.

Особые состояния — это такие состояния в изолированные моменты времени, в которых характеристики системы изменяются скачкообразно. Для изменения состояния системы нужна определенная причина, например, приход очередного входного сигнала. Ясно, что с точки зрения моделирования интерес представляет именно изменение характеристик системы, то есть принцип требует от нас отслеживать моменты перехода системы из одного особого состояния в другое.

22 Имитационные эксперименты. Язык имитационного моделирования gpss – возможности, структура

GPSS (General Purpose Simulation System) – общецелевая система моделирования сложных систем, разработанная Джеффри Гордоном. 

Это комплексный моделирующий инструмент, охватывающий области как дискретного, так и непрерывного компьютерного моделирования, обладающий высочайшим уровнем интерактивности и визуального представления информации.

Особенности:

- Для работы с системой используется программа – мастер, которая позволяет достаточно просто создавать, компилировать и запускать модели на выполнение.

- Функции и параметры модели – типизированы, и могут быть следующих базовых типов: целый, вещественный, строковый и логический.

- Система GPSS, ориентирована на дискретно-событийное моделирование систем массового обслуживания. Представление жизни модели как движения во времени заявок, перемещающихся в модели и обслуживающихся в устройствах очень естественно для многих задач имитационного моделирования.

- Автоматический сбор статистики.

Имитационная модель в GPSS представляет собой последовательность текстовых строк, каждая из которых определяет правила создания, перемещения, задержки и удаления объектов.

Объектами могут быть транзакты (элементарная единица системы), блоки (пути движения транзактов) и т.д. Всего 14 типов.

Иными словами, модель системы состоит из последовательности управляющих и исполняемых выражений. Исполняемые выражения, называемые блоками, описывают логику потока транзакций в ходе моделирования.

Главное меню содержит следующие вкладки: File Convert Edit Help.

Во вкладке File, можно получить доступ к открытию сохраненной модели, сохранить или сохранить как модель, изменить шрифт и выйти.

Во вкладке Convert, можно конвертировать модель в exe файл, чтобы использовать его как самостоятельную модель.

Во вкладке Edit, находятся стандартные функции для любого приложения Windows, вставить объект, удалить объект, найти / заменить текст, выделить, поиск ошибки и т.д.

Вкладка Help представляет собой помощь англоязычному пользователю.

+ написать в этом вопросе, в рамках возможности GPSS, – цель им. модели .

Цель имитационного моделирования состоит в воспроизведении поведения исследуемой системы на основе результатов анализа наиболее существенных взаимосвязей между ее элементами или другими словами — разработке симулятора исследуемой предметной области для проведения различных экспериментов.