4.7.Некоторые особенности моделирования процесса функционирования агрегата.

Целью моделирования в любом случае является получение характеристик, определяемых состояниями моделируемой системы. Для этого в процессе моделирования необходимо фиксировать достаточно полную информацию о состояниях системы в соответствующие моменты модельного времени.

Моменты поступления входных и управляющих сигналов играют значительную роль при построении моделирующего алгоритма. Будем рассматривать моделирование как последовательную цепь переходов из одного особого состояния агрегата в другое, начиная с начального состояния z(0).

Вид моделирующего алгоритма существенно зависит от того, известны ли заранее моменты поступления входных и управляющих сигналов и вообще моменты последующих особых состояний.

При этом возможны две ситуации: 1) Законы поступления входных и управляющих сигналов заданы (обычно это сигналы от внешней среды и объектов относительно системы).

2) Входные и управляющие сигналы вырабатываются в процессе моделирования как выходные сигналы других агрегатов системы.

Рассмотрим некоторые варианты первого случая. Входные и управляющие сигналы, поступающие в агрегат в течение интервала времени моделирования (О, Т) можно записать в память машины в виде таблицы, содержащей для всех моментов значения параметров. Однако если таких сигналов много и каждый из них характеризуется большим числом координат, этот метод неудобен.

Одним из распространенных способов является генерирование сигналов при помощи чисел, найденных по заданному детерминированному закону или при помощи случайных чисел, распределенных по заранее заданному закону. При этом моделирующий алгоритм в общем должен совершать:

а) группу операторов, формирующих моменты поступления сигналов;

б) группу операторов, моделирующих процесс функционирования агрегата между последовательными моментами поступления внешнего сигнала, в том числе и процессы выдачи выходных сигналов. Алгоритмы этого типа называют алгоритмами по принципу особых состояний.

Во втором случае, когда входные и управляющие сигналы неизвестны заранее и не могут быть описаны математически до начала моделирования, факт поступления внешнего сигнала может быть выяснен по ходу моделирования. Для этого в моделирующем алгоритме должны быть предусмотрены процедуры проверки факта поступления внешних сигналов за некоторый интервал модельного времени t. Поскольку момент следующего состояния, при котором поступает внешний сигнал, часто неизвестен, обычно приходится выбирать тип моделирования t.

Алгоритмы этого типа называют алгоритмами по принципу t. Они более трудоемки, т.к. требуют гораздо больше памяти и машинного времени. В любом случае анализируются состояния системы и выходные сигналы.

На практике часто применяют комбинированные алгоритмы.

4.8.Агрегативные системы.

Во многих случаях процессы, объекты и системы представляют в виде агрегативных систем (А-систем), под которыми понимают сложные системы, расчленяемые на элементы (в общем случае неоднозначно), каждый из которых представляет собой агрегат. Каждый элемент может быть агрегатом с полным комплектом свойств, в том числе А-системой, или его частным случаем.

Рис. 4.6

На рис. 4.6 представлен пример А-системы. Здесь А1 - А7 – агрегаты,. х и q - соответственно входные и управляющие внешние относительно системы воздействия.

Вся информация А - системы делится на внешнюю и внутреннюю, вырабатываемую агрегатами системы. Обмен информацией между А - системой и внешней средой происходит через агрегаты, называемые полюсами системы. Имеются входные полюса (А1, А4), управляющие полюса (А1, А3, А6), и выходные полюса (А3, А7).

Агрегаты, не являющиеся полюсами системы, называются внутренними агрегатами А - системы.

Передача информации в А - системах происходит мгновенно и без искажений, т.е. реальные каналы связи следует представить в виде простейших агрегатов, вносящих задержку и искажение информации, если это необходимо.

А-система называется комплексом, если любой её агрегат связан хотя бы с одним агрегатом этой А – системы (комплексом может быть А-система, состоящая из одного агрегата).

Агрегат А2 непосредственно подчинен агрегату А1 (агрегат А1 непосредственно управляет агрегатом А2), т.к. часть управляющей информации агрегата А2 есть часть выходной информации агрегата А1.

Агрегат А6 подчинен агрегату А1, т.к. он непосредственно подчинен агрегату А2, который непосредственно подчинен агрегату А1.

Комплекс А подчинен комплексу В, если часть выходной информации комплекса В есть часть управляющей информации комплекса А.

А - система называется иерархической, если она состоит из некоторого количества комплексов, подчиненных одному (управляющему) комплексу.

А - система может состоять из нескольких иерархических А - систем, подчиненных одному управляющему комплексу. Такая система называется иерархической с двумя уровнями управления. Аналогично может быть образовано произвольное число уровней управления.

Следует заметить, что создание имитационных моделей особо сложных систем обычными методами требует много времени и средств; кроме того, рост трудоемкости имитационного моделирования постоянно возрастает по мере роста сложности систем. Радикальным способом снижения трудоемкости при увеличении сложности моделируемых объектов является автоматизация процедур построения и реализации моделей. Одним из таких способов является применение языков моделирования, однако их использование эффективно лишь при разработке программного обеспечения.

Для пользователя разработаны более простые средства, в основу которых заложен принцип стандартной формы описания сложной системы. В качестве стандартной формы обычно используют одноуровневую А - систему с элементами кусочно-линейных агрегатов общего или специального вида.

Стандартная форма является связующим звеном между математическими моделями сложных систем, поступающими от пользователя, и комплексом программ, осуществляющих имитацию процесса функционирования системы на ЦВМ. Модель объекта в общем случае представляется в виде многоуровневой системы, элементы которой описываются, как правило, различными типичными схемами - конечными и вероятностными автоматами, системами массового обслуживания и т.п.

Поскольку такие системы являются частными случаями агрегата, можно построить алгоритмы достаточно точного преобразования моделей элементов к стандартной форме.