Так як процес, що буде моделюватися є дискретним стохастичним, не буде дуже складним, не вимагатиме завдання специфічних параметрів, збору особливих характеристик для статистики і моделювання буде проводитися в операційній системі Microsoft® Windows® , то найкращим засобом буде спеціалізована мова GPSS/World.
Мова для дискретних стохастичних систем GPSS/World має повну версію та безкоштовну Student-версію, яка має обмеження щодо кількості транзактів та часу моделювання. Беручи до уваги те, що час моделювання є незначним, то можна скористатися Student-версією мови GPSS/World.
При моделюванні змінимо значення блоків так, що 1 секунда дорівнюватиме 100 одиницям модельного часу.
Мова GPSS/World дозволяє отримати значення основних характеристик компонентів системи обробки, що моделюється, завдяки тому, що після виконання моделювання автоматично виводиться звіт, який містить вказані характеристики. Головні характеристики, що можна побачити в результуючому звіті GPSS/WORLD такі:
Інформація про пристрої
FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY
Поля мають наступне призначення:
FACILITY - номер або ім'я об'єкта типу «пристрій»;
ENTRIES - кількість оброблених транзактів;
UTIL. - середній час зайнятості пристрою одним транзактом протягом періоду моделювання після останнього виконання операторів RESET або CLEAR;
AVAIL. - стан готовності пристрою наприкінці періоду моделювання;
OWNER - номер останнього транзакту, що займав пристрій;
PEND - кількість транзактів, що очікують пристрій;
INTER - кількість транзактів, обробка яких перервана на пристрої у даний момент модельного часу;
RETRY - кількість транзактів, що очікують спеціальних умов, що залежать від стану об'єкта типу «пристрій»;
DELAY - кількість транзактів, що очікують можливості входу.
Інформація про черги
QUEUE MAX CONT. ENTRY ENTRY(0) AVE.CONT. AVE.TIME AVE.(-0) RETRY
QUEUE - ім'я або номер об'єкта типу «черга»;
MAX - максимальний уміст об'єкта типу черга протягом періоду моделювання;
CONT. - поточний уміст об'єкта типу в момент завершення моделювання;
ENTRY - загальна кількість входів у чергу протягом періоду моделювання (лічильник входів);
ENTRY(0) - загальна кількість входів у чергу з нульовим часом очікування (лічильник нульових входів);
AVE.CONT. - середнє значення вмісту черги;
AVE.TIME - середній час, проведений транзактом у черзі з урахуванням всіх входів у чергу;
AVE.(-0) - середній час, проведений транзактом у черзі без обліку нульових входів у чергу;
RETRY - кількість транзактів, що очікують спеціальних умові, що залежать від стану об'єкта типу «черга».
Інформація про об'єкти типу пам'ять
STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY
STORAGE - ім'я або номер об'єкта типу «пам'ять»;
CAP. - обсяг пам'яті, заданого оператором STORAGE;
REM. - число одиниць вільного обсягу пам'яті в кінці періоду моделювання;
MIN. - мінімальна кількість використовуваних одиниць пам'яті за період моделювання;
MAX. - максимальна кількість використовуваних одиниць пам'яті за період моделювання;
ENTRIES - кількість входів на згадку за період моделювання;
AVL. - стан готовності пам'яті наприкінці періоду моделювання;
AVE.C. - середнє число зайнятих одиниць пам'яті за період моделювання;
UTIL. - частина періоду моделювання, протягом якого пам'ять використовувалася;
RETRY - кількість транзактів, що очікують спеціальних умов, що залежать від стану пам'яті;
DELAY - кількість транзактів, що очікують можливості входу в блок ENTER.
6 Перевірка адекватності моделі системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ
Для перевірки імітаційної моделі, дещо змінимо текст програми, видаливши перевірку часу актуальності повідомлень і змінивши заданий рівномірний закон надходження повідомлень від датчиків та їх обробки на експоненційний закон (текст даної програми для виконання верифікації показаний в додатку В).
Це дозволить перевірити відповідність результатів моделювання видозміненої моделі (результати моделювання видозміненої моделі приводяться в додатку Г) характеристикам, які можна отримати за допомогою математичних формул які отримані для відповідної, еквівалентній даній моделі, найпростішої одноканальної СМО з обмеженою довжиною черги. Інтервали часу між заявками є незалежними і мають паусонівський (найпростіший) розподіл випадкових величин, які утворюють стаціонарний потік[1]. Для цього потоку число заявок k для будь-якого інтервалу часу має розподіл за експоненційним законом. Закон описується формулою і дозволяє обчислити ймовірність надходження k заявок за інтервал часу t.
Для найпростішого потоку з інтенсивністю л інтервал t між сусідніми подіями має показниковий розподіл з щільністю:
.
Графік функції розподілу показаний на рисунку 3.
Рисунок 3 — Графік щільності ймовірності експоненційного розподілу
Знайдемо вигляд закону розподілу:
Графік функції розподілу представлений на рисунку 4.
Рисунок 4 — Графік експоненційного розподілу
Відповідні математичні формули для розрахунку такої найпростішої одноканальної СМО з відомою довжиною черги подаються нижче.
Кількість втрачених повідомлень розраховується за формулою[3]:
(1),
де N - загальна кількість повідомлень, n - довжина черги, а с розраховується за формулою . Так як інтенсивність потоку надходження , а інтенсивність потоку обробки, то с розраховується за формулою:
(2),
де to - час обробки повідомлень на ЕОМ, tn - інтервал надходження інформації від датчиків та вимірювальних пристроїв
Кількість оброблених повідомлень:
Nобр=Np-Nвтр (3).
Підставивши в формулу (2) задані значення to=7 секунди і tn =8 секунд (л=1/7, м=1/8), отримаємо с=0.875. Після підстановки в формулу (1) задане значення N=440, n=1 і розраховане значення с=0.875 отримаємо теоретичну кількість втрачених повідомлень - Nвтр=167. Підставивши це значення в формулу (3) отримаємо теоретичну кількість оброблених повідомлень: Nобр=270 повідомлень.
Розраховані дані (оброблено 270 повідомлень, втрачено 167 повідомлення) відрізняються від даних отриманих після роботи тестової імітаційної моделі (оброблено 275 повідомлень, втрачено 165 повідомлень) відповідно на 0.73% та 1.2%, що підтверджує адекватність імітаційної моделі процесу надходження і обробки повідомлень на ЕОМ.
Висновки
В курсовій роботі було побудовано імітаційну модель, виконано моделювання та отримано характеристики роботи системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в системі управління технологічним процесом, з такими характеристиками:
- інтервал надходження інформації від датчиків - 7±2 с;
- час обробки повідомлень на ЕОМ - 8±3с;
- ємність буферної пам'яті - 1 повідомлення;
- час, після якого інформація не обробляється - 14 с;
- кількість повідомлень - 440.
Для виконання моделювання було вирішено наступні задачі:
- зроблено опис системи обробки інформації від датчиків;
- встановлено границі та обмеження моделювання надходження повідомлень до ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- складено концептуальну модель ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- висунуто гіпотези і зафіксувати припущення необхідні для побудови моделі ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- побудовано схеми функціонування реальної ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- зроблено математичний опис функціонування ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- виконано опис імітаційної моделі ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- зроблено програмування моделі ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- проведено випробування моделі ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом;
- отримано характеристики роботи ЕОМ, яка працює в системі управління технологічним процесом.
Після виконання моделювання системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в системі управління технологічним процесом згідно заданих початкових характеристик було з'ясовано, що з 440 повідомлень, що надійшли від датчиків до ЕОМ, було оброблено 275 повідомлення, а втрачено - 165 повідомлень. Коефіцієнт завантаження ЕОМ при цьому склав 99,7%. Всі повідомлення, що були втрачені, не оброблялись через відсутність місць у черзі, і жодне з повідомлень не було втрачено за часом актуальності.
У додатку Б надруковано зміст звіту, який створено в результаті моделювання системи обробки повідомлень від датчиків та вимірюючих пристроїв на ЕОМ , яка працює в системі управління технологічним процесом (текст програми подано в додатку А).
Список використаної літератури
1 Томашевський В. М., Жданова В. Г., Жолдаков О.О.. Вирішення практичних завдань методами комп'ютерного моделювання: Навч. посібник. - К.:”Корнійчук”,2001.-268c.
Страницы: 1, 2, 3, 4