7.2. Обобщённые алгоритмы имитационного моделирования

7.2.1. Алгоритм моделирования по принципу особых состояний

Алгоритм моделирования по принципу особых состояний сводится к следующим действиям:

• определяется событие с минимальным временем – наиболее раннее событие;

• модельному времени присваивается значение времени наступления наиболее раннего события;

• определяется тип события;

• в зависимости от типа события предпринимаются действия, направленные на загрузку устройств и продвижение заявок в соответствии с алгоритмом их обработки, и вычисляются моменты наступления будущих событий; эти действия называют реакцией модели на события;

• перечисленные действия повторяются до истечения времени моделирования.

Рис. 7.1. Обобщённый алгоритм моделирования систем по принципу особых состояний

В процессе моделирования производится измерение и статистическая обработка значений выходных характеристик. Обобщённая схема алгоритма моделирования по принципу особых состояний приведена на рис. 7.1.

7.2.2. Алгоритм моделирования по принципуt

Укрупнённая схема моделирующего алгоритма, который реализует принцип постоянного приращения модельного времени (принцип t), представлен на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Обобщённый алгоритм моделирования систем по принципу приращенийt

Вначале инициализируется программа, в частности вводятся значения Z_i(t₀),i= 1, 2, …,k, которые характеризуют состояние системы вk-мерном фазовом пространстве состояний в начальный момент времениt₀. Модельное время устанавливаетсяt=t₀= 0. Основные операции по имитации системы осуществляются в цикле. Функционирование системы отслеживается по последовательной схеме состоянийZ_i(t). Для этого модельному времени даётся некоторое приращениеdt. Затем по вектору текущих состояний определяются новые состоянияZ_i(t+dt), которые становятся текущими. Для определения новых состояний по текущим состояниям в формализованном описании системы должны существовать необходимые математические зависимости. По ходу имитации измеряются, вычисляются, фиксируются необходимые выходные характеристики. При моделировании стохастических систем вместо новых состояний вычисляются распределения вероятностей для возможных состояний. Конкретные значения вектора текущих состояний определяются по результатам случайных испытаний. В результате проведения имитационного эксперимента получается одна из возможных реализаций случайного многомерного процесса в заданном интервале времени (t₀,T_k).

Моделирующий алгоритм, основанный на применении dt, используется для более широкого круга систем, чем алгоритм, построенный по принципу особых состояний. Однако при его реализации возникают проблемы определения величиныdt. Для моделирования приборных систем на системном уровне в основном используются принцип особых состояний.

7.3. Этапы имитационного моделирования

Вне зависимости от типа моделей (непрерывные и дискретные, детерминированные и стохастические и т.д.) имитационное моделирование включает в себя ряд основных этапов, представленных на рис. 7.3 и является сложным итеративным процессом:

Рис. 7.3. Этапы имитационного моделирования

1. Формулировка проблемы и определение целей имитационного исследования. Документированным результатом на этом этапе является составленное содержательное описание объекта моделирования.

2. Разработка концептуального описания. Результатом деятельности системного аналитика является концептуальная модель (или вербальное описание) и выбор способа формализации для заданного объекта моделирования.

3. Формализация имитационной модели. Составляется формальное описание объекта моделирования.

4. Программирование имитационной модели(разработка программы-имитатора). На этапе осуществляется выбор средств автоматизации моделирования, алгоритмизация, программирование и отладка имитационной модели.

5. Испытание и исследование модели, проверка модели. Проводится верификация модели, оценка адекватности, исследование свойств имитационной модели и другие процедуры комплексного тестирования разработанной модели.

6. Планирование и проведение имитационного эксперимента. На данном технологическом этапе осуществляется стратегическое и тактическое планирование имитационного эксперимента. Результатом является составленный и реализованный план эксперимента, заданные условия имитационного прогона для выбранного плана.

7. Анализ результатов моделирования. Проводится интерпретация результатов моделирования и их использование – собственно принятие решений.