СОДЕРЖАНИЕ
|
|
стр |
|
ВВЕДЕНИЕ |
|
|
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ |
|
|
2. АНАЛИЗ ЗАДАЧИ И ВЫБОР МЕТОДА РЕШЕНИЯ |
|
|
3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА |
|
|
4. ВРЕМЕННАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА |
|
|
5. ОБОБЩЕННАЯ СХЕМА МОДЕЛИРУЮЩЕГО АЛГОРИТМА |
|
|
6. ОСОБЕННОСТИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ |
|
|
6.1 Среда разработка |
|
|
6.2 Переменные имитационной модели |
|
|
7. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТА |
|
|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ |
|
|
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ |
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. |
|
|
ДЕТАЛЬНАЯ СХЕМА МОДЕЛИРУЮЩЕГО АЛГОРИТМА |
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. |
|
|
ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ В СРЕДЕ MATHCAD 2001 |
|
|
|
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
Моделирование является одним из универсальных методов познания, применяемых во всех современных науках, как естественных, так и общественных, как теоретических, так и экспериментальных, технических. Можно привести большое количество примеров моделей, при помощи которых описываются или изучаются те или иные явления. Так, например, разработаны модели производства автомобилей, выращивания пшеницы, функционирования отдельных органов человека; на моделях изучают течение водяных потоков, различные гидродинамические явления, происходящие при мощных взрывах, землетрясениях.
В практической деятельности моделирование играет немаловажную роль. Это обучающие программы для летчиков, космонавтов, компьютерные обучающие программы в самых различных вариантах.
Особенно эффективно применение моделирования в проектировании автоматизированных систем, когда цена ошибочных решений наиболее значительна, а само моделирование является средством, позволяющим без капитальных затрат решить проблемы построения больших систем.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что дисциплина «Моделирование систем» – одна из базовых дисциплин подготовки инженеров-системотехников по специальности Автоматизация технологических процессов и производств.
Целью курсовой работы является практическое усвоение основных разделов дисциплины «Моделирование систем», развитие практических навыков комплексного решения задач исследования и проектирования систем на базе ЭВМ.
В задачи курсовой работы по дисциплине «Моделирование систем» входят: развитие навыка научно-исследовательской и проектно-конструкторской работы в области исследования и разработки сложных систем; постановка и проведение имитационных экспериментов с моделями процессов функционирования систем на базе ЭВМ для оценки вероятностно-временных характеристик процессов функционирования систем, как наиболее характерного для системного исследования и проектирования АСУ.
1 Постановка задачи
С интервалом времени 5 ± 2 мин детали поштучно поступают к станку на обработку и до начала обработки хранятся на рабочем столе, который вмещает 3 детали. Если свободных мест на столе нет, вновь поступающие детали укладываются в тележку, которая вмещает 5 деталей. Если тележка заполняется до нормы, ее увозят к другим станкам, а на ее место через 8±3 мин ставят порожнюю тележку. Если во время отсутствия тележки поступает очередная деталь и не находит на столе места, она переправляется к другому станку. Рабочий берет детали на обработку в первую очередь из тележки, а если она пуста – со стола. Обработка деталей производится за 10±5 мин.
Смоделировать процесс обработки на станке 100 деталей. Подсчитать число заполненных тележек и число деталей, поштучно переправленных к другому станку.
2 Анализ задачи и выбор метода решения
Из постановки задачи видно, что рассматриваемый процесс обработки детали на станке по своей сути представляет собой процесс обслуживания потоков деталей. При этом характерным для него является случайное появление деталей на обработку или другими словами случайное появление заявок на обслуживание, а также завершение обработки детали рабочим в случайные моменты времени или другими словами завершение обслуживания заявки в случайные моменты времени. То есть имеет место непрерывно-стохастический характер протекания рассматриваемого процесса.
Как известно из курса дисциплины «Моделирование систем» для формализации процессов функционирования систем, которые по своей сути являются процессами обслуживания, в теории массового обслуживания разработан класс математических схем, которые принято называть системами массового обслуживания или Q-схемами.
Так как рассматриваемый процесс обработки деталей на станке по своей сути является процессом обслуживания и носит непрерывно-стохастический характер протекания, как было отмечено выше, то для его формализации воспользуемся аппаратом Q-схем.
Используя аналитический метод, базирующийся на теории массового обслуживания, невозможно получить в явном виде искомые характеристики без упрощения модели. Поэтому будем ориентироваться на использование имитационного подхода.
При имитационном моделировании реализующий модель алгоритм воспроизводит процесс функционирования рассматриваемой системы Sво времени, причем имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени, что позволяет по исходным данным получить сведения о состояниях процесса в определенные моменты времени, дающие возможность оценить характеристики системыS.
Имитационные модели позволяют достаточно просто учитывать такие факторы, как наличие дискретных и непрерывных элементов, нелинейные характеристики элементов системы, многочисленные случайные воздействия и другие.
Существует два основных принципа построения моделирующих алгоритмов, использующих непрерывно-стохастическую модель: «принцип ∆t» и «принцип δz».«принцип ∆t»
При построении моделирующего алгоритма Q-схемы по «принципу ∆t», то есть алгоритма с детерминированным шагом, необходимо для построения адекватной модели определить минимальный интервал времени между соседними событиями∆t'=min{ui}(во входящих потоках и потоках обслуживаний) и принять, что шаг моделирования равен∆t'.
В моделирующих алгоритмах, построенных по «принципу δz», то есть в алгоритмах со случайным шагом, элементы Q-схемы просматриваются при моделировании только в моменты особых состояний (в моменты появления заявок или изменения состояний канала обслуживания). При этом длительность шага∆t=varи зависит как от особенностей самой системыS, так и от воздействий внешней средыE.
Для рассматриваемой задачи моделирования будем использовать алгоритм с детерминированным шагом, так как его использование упрощает моделирование процесса обработки деталей на станке.