Состав математического обеспечения пакета прикладных программ АИМ

Автоматизированная имитационная модель АИМ может быть оформ­лена в виде пакета прикладных программ с локальной операционной системой, реализованного на современной ЭВМ третьего поколения. Весь пакет программ можно разбить на следующие основные под­группы, функционирование которых не зависит по времени друг от друга (рис. 4.8).

1. Программы формирования базы данных об объекте. Эта группа программ обеспечивает все работы по созданию в АИМ базы сведе­ний о моделируемом объекте. Сведения хранятся уже в стандартной, принятой в АИМ форме и непосредственно готовы для решения со­ответствующих задач. Информация в базе данных об объекте может корректироваться по мере накопления новых сведений об объекте. Для формирования базы данных об объекте потребуются следующие программы:

• Ввод данных об объекте — программы ввода в ЭВМ сведений об элементах системы; программы ввода в ЭВМ сведений о схемах сопряжения; программы наглядного отображения введенной информации и ее корректировки.

• Перевод данных в стандартную форму — программы преобразо­вания математических моделей элементов в стандартную фор­му; программы преобразования схем сопряжения в стандарт­ную форму; программы наглядного отображения и корректировки информации; программы выдачи справочных сведений о наличии информации в памяти, диспетчеризация процедур ввода.

• Формирование базы данных — программы расположения инфор­мации во внешней памяти.

2. Программы формирования базы данных о задаче. В результате работы этой группы программ в АИМ формируется база данных зада­чи, т. е. все сведения, необходимые и достаточные для решения кон­кретной задачи моделирования. Информация для решения задачи в основном переписывается из базы данных об объекте и частично до­полняется соответствующими параметрами, вариантами расчета и сведениями об искомых результатах. Для формирования базы данных об объекте необходимы следующие группы программ:

• Ввод данных о задаче — программы ввода задания на имитацию (сведений об искомых величинах); программы ввода сведений о стратегии решения задачи; программы ввода дополнительных значений параметров, начальных состояний и вариантов рас­чета.

• Формирование базы данных о задаче — программы выделения ча­сти сведений банка об объекте необходимых и достаточных для решения задачи; программы пополнения данных о задаче до­полнительными значениями параметров; программы формиро­вания стратегии решения задачи; программы наглядного ото­бражения и корректировки введенной информации; программы расположения информации в соответствующих архивах во внеш­ней и оперативной памяти.

3. Программы решения задачи имитации процесса функционирова­ния системы. Эта группа программ обеспечивает решение поставленной задачи. Она осуществляет проведение имитационных экспериментов, обработку промежуточных результатов, корректировку исходных дан­ных (задание вариантов расчетов), реализацию стратегии решения задачи (т. е. проверку выполнения логических условий, диктующих переходы к той или иной ветви процедуры решения задачи), вызов программ окончательной обработки результатов, а также программ выдачи и отображения информации о результатах решения задачи. Для решения задачи требуются следующие группы программ:

• Программы имитации — программа имитации модуля (элемен­та); программа адресации выданного сигнала (сопряжение эле­ментов); программы считывания информации из внешней па­мяти, накопление информации в оперативной памяти и записи ее во внешнюю память; программы управления имитацией (дис­петчеризация вызовов и контроль за временем); программы ре­ализации стратегии решения задачи.

• Программы обработки и выдачи результатов — программы спе­циальной обработки информации о результатах (обусловленные спецификой используемого модуля); программы статистичес­кой обработки информации; программы выдачи и отображения результатов решения задачи.

4. Программы расширения пакета. Эта группа реализует более тес­ный контакт пакета с пользователем: позволяет расширять библиоте­ку стандартных процедур (введение новых типов элементов,), библио­теку программ перевода в стандартную форму из новых исходных форм схемы сопряжения и описания элементов, программ специальной и статистической обработки, программ выдачи и т. д.

Необходимо иметь следующие программы расширения пакета: программы ввода, трансляции и помещения в библиотеку процедур новых вариантов; стандартных процедур имитации элементов; проце­дур перевода элементов в стандартную форму; процедур перевода схем сопряжения в стандартную форму; процедур стратегии решения за­дач; процедур специальной и статистической обработки результатов; процедур ввода и вывода информации; прочих сервисных процедур пакета.

5. Программы организации различных режимов работы пакета. Наличие большинства этих программ является обязательным лишь для достаточно мощной версии АИМ. Кроме основной организацион­ной работы по диспетчеризации процесса функционирования пакета АИМ необходимо организовать работу пакета в режиме диалога с пользователем в основном на этапе ввода данных о системе и коррек­

тировки банков данных об объекте и задаче, а также диалоговый ре­жим при самом решении задач. Так как этот пакет в принципе обес­печивает одновременную обработку нескольких баз данных о разных объектах с возможностью одновременного решения по каждой базе данных нескольких разных задач, организация работы пакета в режи­ме коллективного пользования (разделения времени) является весьма насущной. Возможны также различные варианты распараллеливания процессов ввода, приведения к стандартной форме, формирования баз данных и решения задач, которые можно рационально организо­вать на ЭВМ, имеющей несколько параллельно работающих процес­соров.

Контрольные вопросы

1. Каковы цели и задачи моделирования при создании сложных техни­ческих систем? Назовите три основных вида моделирования.

2. Какой эффект достигается с ростом объема математического моде­лирования при отработке СТС?

3. Какое моделирование называется имитационным?

4. Перечислите, в чем заключаются основные недостатки моделирова­ния, и укажите их причины.

5. Сформулируйте основные принципы построения математических моделей.

6. Что позволяет обеспечить применение модульного принципа при опи­сании СТС?

7. Что понимается под динамической системой в широком смысле? Какие механизмы в своем описании содержит динамическая система как математический объект?

8. Какие модели необходимы для формального описания взаимодей­ствия элементов сложной системы?

9. Сформулируйте суть метода статистического моделирования.

10. Какие массивы информации необходимы для осуществления имита­ционного моделирования сложной системы?