Статическое и динамическое представление моделируемой системы (Виля)
При имитационном моделировании структура моделируемой системы адекватно отображается в модели, а процессы её функционирования проигрываются (имитируются) на построенной модели. Поэтому построение имитационной модели заключается в описании структуры и процессов функционирования моделируемого объекта или системы. В описании имитационной модели выделяют две составляющие: статическое и динамическое описание системы. Статическое описание является описанием её структуры. При разработке имитационной модели необходимо выполнить структурный анализ моделируемых процессов. Динамическое описание системы представляет собой описание динамики взаимодействий её элементов. При составлении динамического описания фактически требуется построение функциональной модели моделируемых процессов.
Таким образом, чтобы составить имитационную модель надо:
- представить реальную систему (процесс) как совокупность взаимодействующих элементов.
- алгоритмически описать функционирование отдельных элементов.
- описать процесс взаимодействия различных элементов между собой и с внешней средой.
Ключевым моментом в имитационном моделировании является выделение и описание состояний системы. Система характеризуется набором переменных состояний, каждая комбинация которых описывает конкретное состояние. Следовательно, путем изменения значений этих переменных можно имитировать переход системы из одного состояния в другое. Таким образом, имитационное моделирование - это представление динамического поведения системы посредством продвижения ее от одного состояния к другому в соответствии с хорошо определенными операционными правилами. Эти изменения состояний могут происходить либо непрерывно, либо в дискретные моменты времени. Таким образом, имитационное моделирование - это динамическое отражение изменений состояния системы с течением времени.
Управление модельным временем (Виля)
Для описания динамики моделируемых процессов в имитационном моделировании реализован механизм задания модельного времени. Эти механизмы встроены в управляющие программы любой системы моделирования. Если бы на ЭВМ имитировалось поведение одного компонента системы, то выполнение действий в имитационной модели можно было бы осуществить последовательно, по пересчёту временной координаты. Чтобы обеспечить имитацию параллельных событий реальной системы, вводят некоторую глобальную переменную t, обеспечивающую синхронизацию всех событий в системе, которую называют модельным(или системным) временем.
Существует два основных способа изменения времени:
1 С помощью фиксированных интервалов времени (метод фиксированного шага) – отсчёт системного времени идёт через интервалы времени определенной длинны.
2 Определение шага до следующего события (метод переменного шага) – состояние системы изменяется с появлением следующего существенного события не зависимо от времени его появления.
Метод переменного шага:
Например, существует последовательность событий ei (event). Происходит приращение времени на один такт и указываются моменты наступления события(ei – событие, а t – время).
Имитационное время приращения при изменении сдвигается вперед точно на момент наступления самого раннего из последующих событий: S1=e1; S2=e2…
Метод переменного шага эффективен при неравномерном распределении событий во времени или при большой величине математического ожидания.
Метод фиксированного шага:
Для метода фиксированного шага необходимо выбрать шаг ∆t. Моменты модельного времени будут кратны ∆t. Событие определяется как S_k=k∆t, а время t_i=i∆t.
Метод фиксированного шага применяется в тех случаях, когда события распределены равномерно и несложно подобрать шаг изменения временной координаты; трудно предсказать появление определенных событий; событий очень много и они появляются группами.