Тема 4

4. АГРЕГАТНИЙ СПОСІБ ФОРМАЛІЗАЦІЇ ОБ’ЄКТА МОДЕЛЮВАННЯ

4.1. Основні поняття з теорії агрегатів. Узагальнена схема агрегату.

У процесі вивчення та моделювання деяких СС у їх побудові та функціонуванні можна помітити деякі типові специфічні особливості, серед яких :

• між ФД, які здійснюються над компонентами системи існує тісна взаємодія;

• вказані ФД можна досить легко апроксимувати математичними залежностями, які задаються у явному виді;

• кожну компоненту, яка рухається системою у процесі свого обслуговування (обробки), можна розцінювати як носій інформації про стан процесу;

• у процесі проходження компонент по системі вони обмінюються між собою інформацією у виді вхідних та вихідних сигналів;

• кожний вихідний сигнал від однієї компоненти є вхідним сигналом для іншої компоненти системи;

• існує можливість визначати момент появи вихідних сигналів компонент при наявності вхідних сигналів, що надходять від інших компонентів.

Якщо система, яка підлягає ІМД, у своїй побудові та функціонуванні має вказані вище ознаки, то створюються об’єктивні умови для її формалізації із застосуванням агрегатного способу.

За цим способом кожний з виділених модулів системи будується за уніфікованою структурою і називається агрегатом. Агрегат (рис.4.1) є математичною схемою, за допомогою якої стає можливим подання достатньо великого кола реальних процесів. Зазвичай кожен агрегат системи імітує своєю роботою певну функціональну дію , яка виконується у системі над окремими компонентами у ході технологічного процесу. У формалізованих схемах ОМ, призначених для процедур імітації, агрегати подаються схемами багатополюсників. Кожен агрегат має так звані вхідні полюси, куди надходять вхідні сигнали від інших агрегатів системи, і вихідні полюси, на яких формуються вихідні сигнали . У термінах агрегатного способу формалізації ОМ вхідні та вихідні сигнали для агрегату адекватні компонентам, які надходять на етап, де виконується , яку реалізує агрегат, та виходять з нього. Тут і означають номера відповідно вхідних і вихідних сигналів. Окрім того, кожний -ий агрегат має додатковий керуючий полюс, на який надходить керуючий сигнал . Формування керуючого сигналу здійснюється за рахунок роботи оператора керування , принцип роботи якого заснований на перевірці умов виконання алгоритму активізації агрегата. Під активізацією агрегату будемо розуміти перехід його у стан, який забезпечує виконання закріпленої за ним функціональної дії . Після імітації виконання цієї ФД відбувається операція пасивізації агрегата, тобто за командою оператора , агрегат переходить у стан очікування створення умов для виконання дії над наступним вхідним сигналом (компонентою). Забезпечення знаходження агрегата у тому чи їншому стані, а також виконання операцій зв’язування потрібного вхідного полюсу агрегата з його вихідним полюсом для передачі обробленого сигналу забезпечується за допомогою оператора переходу . Цей оператор дозволяє за попереднім станом, у якому знаходився агрегат, визначити його наступний стан. Взаємодія операторів та у процесі роботи агрегата наступна. Оператор організує керуючу команду переходу агрегату у відповідний стан, а оператор фіксує цей стан агрегату на період до моменту надходження нової керуючої команди. Таким чином, вихідні сигнали агрегату формуються з вхідних за допомогою керуючих сигналів оператора та виконання цих команд оператором .

Оператор

Керуюч.полюс

Вх.полюс 1 Агрегат A_j Вих.полюс 1

Вх.полюс 2 Вих.полюс 2

Вх.полюс Вих.полюс

Вх.полюс 2

Вх.полюс

Оператор

H(t)

Рис.4.1. Узагальнена схема агрегату

Структура та зміст операторів та задаються розробником моделі у процесі апроксимації агрегатами ФД, які виконуються у реальній системі. У будь-який момент часу імітації процесу агрегат може знаходитися в одному з двох вказаних станів – активному чи пасивному. Стани агрегата є функціями модельного часу . Хронологію зміни станів агрегату у процесі моделювання системи називають фазовою траєкторією його роботи.

4.2. Агрегатний спосіб подання об’єкта моделювання

Частковим випадком описаних вище агрегатів є кусково-лінійний агрегат (КЛА), який не має керуючих сигналів. Як правило, КЛА подається у виді багатополюсника, у якого є вхідних і вихідних полюсів. На вхідні полюси приходять елементарні сигнали , а з вихідних полюсів знімаються вихідні сигнали . Зв'язки між виходами одних агрегатів і входами інших називаються каналами. Для агрегатної системи існує наступне обмеження: по кожному каналу може передаватися тільки один сигнал, який є вихідним для одного агрегату і вхідним для іншого. Нижче розглядаються особливості організації квазипаралельного обслуговування агрегатів з боку КПМ

На рис.4.2 наведено блок-схему алгоритму взаємодії КПМ з ОМ, який подано агрегатами. Схему ОМ побудовано за структурою, яка наводилися у матеріалах практичного заняття №1 на рис.1.1.

Рис.4.2. Приклад об’єкта моделювання, формалізованого за допомогою

агрегатного способу

Побудова моделі виробничої дільниці з використанням агрегатів виконувалася за умови, що кожним агрегатом імітується робота окремого В_j. Індекси у позначеннях агрегатів ОМ відповідає нумерації верстатів на виробничій дільниці, за виключенням агрегату, робота якого імітує поведінку довкілля, звідки у ОМ надходять вхідні сигнали (заготівки для деталей обох типів). Усі вхідні та вихідні полюси агрегату пронумеровано двоелементними індексами, де - номер агрегату, полюси якого нумеруються, - номер агрегату, з якого надходять на даний вхідний полюс сигнали, - номер агрегату, на який виходять з даного вихідного полюсу сигнали. Так, наприклад, на схемі (рис.4.2) агрегат , який відповідає В2 на схемі ОМ, має один вхідний полюс , на який надходять сигнали з , і два вихідні полюси та . З першого з них вихідні сигнали (деталі І-го типу) надходять на (верстат В3), а з другого (деталі ІІ-го типу) – на (верстат В4).

Наступною підготовчою операцію з підготовки ОМ до формалізації за агрегатним способом є розробка засобів, за допомогою яких програмою моделювання буде здійснюватися формування маршрутів передачі сигналів між агрегатами системи. Такими засобами є дві матриці комутації каналів передачі сигналів – матриця комутації вхідних полюсів агрегатів та матриця комутації вихідних полюсів агрегатів. За допомогою вказаних матриць КПМ у процесі імітації створює конфігурацію каналів послідовної передачі сигналів між окремими агрегатами з входу системи на її вихід у залежності від типів сигналів та прийнятої технології їх обробки.

Структуру матриці подано табл.4.1, а матриці - табл.5.2.

Табл.4.1