- •Моделирование в агроинженерии
- •Содержание
- •Глава 1. Модели и моделирование 9
- •Глава 2. Получение и обработка данных для моделирования 22
- •Глава 3. Принципы построения математических моделей 49
- •Глава 4. Математическое программирование 69
- •Глава 5. Основы имитационного моделирования 77
- •Глава 7. Моделирование электротехнических устройств и систем в SimPowerSystems 105
- •Глава 8. Нейронные сети 126
- •Глава 9. Дискретно - событийное моделирование в системе AnyLogic 149
- •Глава 10. Использование моделей для исследования явлений и объектов в агроинженерии 169
- •Введение
- •Глава 1. Модели и моделирование
- •Определение и понятие системы и ее элементов
- •Понятие модели и моделирования. Классификация моделей
- •Глава 2. Получение и обработка данных для моделирования
- •2.1. Получение данных
- •2.2. Детерминированные и стохастические исходные данные
- •2.3. Обработка результатов измерений одной случайной величины
- •2.4. Аппроксимация исходных данных
- •2.5. Аппроксимация данных функциональными зависимостями
- •2.6. Функции роста
- •Алгоритмические (логические) функции
- •2.8. Системы уравнений для описания моделей черного ящика
- •2.9. Аппроксимация данных регрессионными зависимостями
- •Глава 3. Принципы построения математических моделей
- •3.1. Принципы выбора структуры модели
- •3.2. Процедура построения математической модели и ее исследования
- •3.3. Обследование объекта, построение сценария его функционирования и концептуальной модели
- •3.4. Численное представление модели
- •3.5. Проверка и оценивание моделей
- •3.6. Анализ чувствительности, ранжировка параметров и упрощение модели
- •3.7. Принципы оценки адекватности и точности модели
- •3.8. Планирование модельного эксперимента
- •3.9. Обработка результатов спланированного эксперимента
- •Глава 4. Математическое программирование
- •4.1. Основные понятия линейного программирования
- •4.2. Динамическое программирование
- •4.3. Сетевое представление процессов. Задача о кратчайшем пути
- •Глава 5. Основы имитационного моделирования
- •5.1. Имитационное моделирование и его этапы
- •5.2. Понятие моделирующего алгоритма процесса
- •5.3. Элементы теории массового обслуживан
- •5.4. Входящий поток требований
- •5.5. Генерация случайных чисел
- •5.6. Элементы имитационной модели
- •Средства описания поведения объектов
- •5.8. Имитационное моделирование стохастических объектов
- •Глава 6. Средства реализации математических моделей в среде моделирования matlab
- •6.1. Общие сведения о среде моделирования Matlab
- •6.2. Среда программирования Simulink - приложение к пакету Matlab
- •6.3. Этапы построения модели в подсистеме Simulink
- •Глава 7. Моделирование электротехнических устройств и систем в SimPowerSystems
- •7.1. Библиотека блоков SimPowerSystems
- •7.2. Содержание библиотеки SimPowerSystems
- •Дополнительные возможности SimPowerSystems
- •7.4. Алгоритм расчета SimPowerSystem-модели
- •Глава 8. Нейронные сети
- •8.1. Основы теории нейронных сетей
- •8.2. Нейроны и архитектура сети в пакете Neural Network Toolbox пакета Matlab
- •8.3. Создание, инициализация и моделирование сети
- •8.4. Обучение нейронных сетей
- •Xlabe1(''), у label ( 'Выходы a(I)'), grid
- •Xlabel(''), ylabel('Beca входов w(I)'), grid
- •Xlabel(' Циклы'), ylabel('Ошибка'),grid
- •8.5. Типы сетей, реализуемых в ппп Neural Network Toolbox
- •Глава 9. Дискретно - событийное моделирование в системе AnyLogic
- •9.1. Основные определения языка моделирования AnyLogic
- •9.2. Создание модели
- •9.3. Запуск и просмотр модели
- •9.4. Анимация
- •9.5. Эксперименты
- •9.6. Отладка модели
- •9.7. Стохастическое моделирование
- •Глава 10. Использование моделей для исследования явлений и объектов в агроинженерии
- •10.1. Аналитическое моделирование полета зерна с транспортера
- •10.2. Модель борьбы “хищник - жертва” Лотки и Вольтерра
- •10.3. Модель развития популяции на основе матрицы Лесли
- •10.4. Решение задач линейного программирования
- •10.4.1. Оптимизации количества удобрений, вносимых в поле
- •10.4.2. Задача о наилучшем использовании ресурсов
- •10.4.4. Транспортная задача
- •10.5. Дискретно-событийная модель процесса уборки плодов в системе Anylogic
- •10.6. Моделирование работы дизель генераторной установки на общую сеть в системе SimPowerSystems
- •6.1. Sources - источники сигналов.
- •6.2. Sinks - приемники сигналов.
- •9.1. Общие принципы работы с библиотекой
- •9.2. Заявки
- •9.3. Правила пересылки заявок
- •9.4. Работа с содержимым заявки
- •9.5. Обработка заявок
- •9.6. Работа с ресурсами
- •9.7. Транспортные сети
- •9.8. Движение
- •9.9. Транспортировка
- •9.10. Анимация объектов дискретно-событийных моделей
- •Литература
Глава 9. Дискретно - событийное моделирование в системе AnyLogic 149
9.1. Основные определения языка моделирования AnyLogic 149
Дискретно-событийное моделирование – это моделирование относящееся к алгоритмическому моделированию. Для дискретно-событийного моделирования сложных объектов предназначена система AnyLogic. 149
9.2. Создание модели 151
9.3. Запуск и просмотр модели 162
9.4. Анимация 163
9.5. Эксперименты 164
9.6. Отладка модели 165
9.7. Стохастическое моделирование 167
Более подробная информация по библиотеке Anylogic приведена в Приложении П9. 168
Глава 10. Использование моделей для исследования явлений и объектов в агроинженерии 169
10.1. Аналитическое моделирование полета зерна с транспортера 169
10.2. Модель борьбы “хищник - жертва” Лотки и Вольтерра 172
10.3. Модель развития популяции на основе матрицы Лесли 174
10.4.1. Оптимизации количества удобрений, вносимых в поле 181
10.4.2. Задача о наилучшем использовании ресурсов 184
10.4.4. Транспортная задача 186
10.6. Моделирование работы дизель генераторной установки 199
на общую сеть в системе SimPowerSystems 199
Имитационная модель. Имитационная модель - схема системы электроснаб-жения при совместной работе дизель-генератора и сети на асинхронный двигатель насоса в системе SimPowerSystems приведена на рис.10.15. 201
К шинам B1 подходит основная электрическая сеть мощьностью P= 1000 MВА c напряжением U= 25 kВ. На нее подсоединен потребитель электроэнергии мощностью 5 MВт, а для защиты имеется блок трефазной защиты от перенапряже-ний 3-Phase Fault. 201
Приложения 203
Приложение к главе 6. Библиотека Simulink 203
6.1. Sources - источники сигналов. 203
6.2. Sinks - приемники сигналов. 204
6.3. Continuous – аналоговые блоки. 205
6.4. Nonlinear - нелинейные блоки. 206
6.5. Math – блоки математических операций. 209
Приложение к главе 9. Библиотека AnyLogic Enterprise Library 214
9.1. Общие принципы работы с библиотекой 214
9.2. Заявки 215
9.3. Правила пересылки заявок 219
9.4. Работа с содержимым заявки 221
9.6. Работа с ресурсами 223
9.7. Транспортные сети 225
9.8. Движение 228
9.9. Транспортировка 229
9.10. Анимация объектов дискретно-событийных моделей 231
Приложение П9.
Литература.
Послесловие
Введение
Необходимость использовать достижения научно-технического прогресса, осуществлять качественные изменения в технике и технологии при быстром обновлении продукции отраслей, решать вопросы рационального использования материальных и трудовых ресурсов, повышения эффективности работы оборудо-вания требует научной обоснованности методов управления производством.
Математическое моделирование и связанный с ним компьютерный экспери-мент незаменимы в тех случаях, когда натурный эксперимент невозможен или затруднен по тем или иным причинам. В принципе возможно, но вряд ли разумно поставить эксперимент по распространению какой-либо болезни, например чумы, или осуществить облучение мощным лазерным импульсом сада, чтобы изучить его последствия. Однако все это вполне можно сделать на компьютере, построив предварительно математические модели изучаемых явлений.
Данное учебное пособие подготовлено на основании опыта чтения лекцион-ного курса и лабораторных занятий в Мичуринском государственном аграрном университете.
Предмет дисциплины – основы моделирования технологических процессов сельскохозяйственного производства, имитационного моделирования, средства компьютерного моделирования в известных программных средах.
Курс базируется на дисциплинах- информатике, математике, конкретных технологиях производства сельскохозяйственной продукции, электротехнике, электроснабжении предприятий, переработке сельскохозяйственной продукции, специальных инженерных дисциплинах, компьютерной графике.
Цель учебного пособия - активно закрепить, обобщить, углубить и расширить знания, полученные при изучении базовых дисциплин, приобрести новые знания по моделированию процессов и сформировать умения и навыки, необходимые для последующей инженерной деятельности в этой области.
Студент, изучивший курс «Моделирование в агроинженерии», должен знать:
- современные программные средства моделирования;
- основы теории моделирования и планирования экспериментов;
- методы формализации и представления операций переработки для подготовки имитационной модели;
- методы разработки имитационной модели в среде Matlab, АnyLogic;
- основы статистической обработки и принятия решений по результатам имитационного моделирования;
и уметь:
- составить имитационную модель отдельных операций, например переработки -сельскохозяйственного сырья или работы электрической сети;
- провести имитационный эксперимент на компьютере.
