CC BY
123
Раздел 5 Моделирование сложных систем
УДК [007:159.955].004.14:681.32
В.В. Емельянов, А.В. Урусов, П.А. Захаров, А.В. Барс RAO-STUDIO ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ*
1. Введение. Имитационное моделирование находит все большее применение в различных областях деятельности человека, где имеет место работа со
. ,
моделирования имеет уже полувековую историю, создание эффективных моделей по прежнему сложный, трудоемкий и длительный процесс. Появление
, G2-
Rethink, Arena, РДО позволило решить часть вопросов создания моделей, но тем не менее все еще остается немало нерешенных проблем в этой области. Программный комплекс RAO-studio является основной частью интеллектуальной интегрированной среды имитационного моделирования и предназначен для разработки и отладки имитационных моделей на языке РДО [1,2]. Основные цели данного комплекса - обеспечение пользователя легким в обращении, но достаточно мощным средством разработки текстов моделей на языке РДО, которое обладало бы большинством функций по работе с текстами программ, характерных для сред программирования, а также средствами проведения и обработки результатов имитационных экспериментов.
Данная статья посвящена описанию коммерческого средства для интеллектуального имитационного моделирования процессов различной природы RAO-studio (версия 8.0). RAO-studio представляет собой интеллектуальную среду имитационного моделирования, разработанную в МГТУ им .Н.Э. Баумана.
2. Назначение системы. Основной целью для которой разрабатывался , представляющей собой разработку и отладку имитационных моделей, проведение на них экспериментов и обработку результатов, В соответствии с основной целью программный комплекс решает следующие задачи:
• синтаксический разбор текста модели и настраиваемая подсветка синтаксических конструкций языка РДО;
• открытие и сох ранение моделей;
• ;
• ;
• ;
* Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ, гранты № 02-07-90240, № 03-07-90012
• ;
• ;
• ;
• вставка синтаксических конструкций языка и заготовок (шаблонов) для написания элементов модели;
• настройка отображения текста моделей, в т.ч. скрытие фрагментов текста и масштабирование;
• ;
• ;
• ;
• ;
• ;
•
характеристик в режиме реального времени;
• ;
• ;
• .
3. Состав и назначение модулей. Основные модули системы имитационного моделирования приведены на рис.1. Среди них выделены четыре модуля, со-
RAO-studio.
Рис.1. Состав системы
Дадим краткое описание основных функций, выполняемых ими:
RDO-Model - модуль, отвечающий за создание новой модели, открытие существующей или запись текущей. Так же этот модуль запускает модель на , , остановить запущенную модель. RDO-Model весьма активно взаимодействует и с репозитарием уже существующих моделей и с имитатором.
RDO-Tracer - отвечает за обработку информации о трассируемых показателях имитационной модели в процессе моделирования и построение
графиков на ее основе. Он главным образом взаимодействует непосредственно с имитатором (RDO-Simulator).
RDO-Frame - модуль, отвечающий за отрисовку кадров анимации и перемещение между ними. Уведомление об отрисовке, посылаемое имитатором, перехватывается модулем RDO-Model, но непосредственно отрисовкой занимается именно этот модуль. Так же RDO-Frame отвечает за обратную связь между пользователем и работающей имитационной моделью, т.к. он передает имитатору информацию о нажимаемых пользователем клавишах клавиатуры и мыши.
RDO-Editor - этот модуль отвечает за редактирование текста модели и представляет собой текстовый редактор, ориентированный на разработчика, т.е. он , , специфических таких, как:
• подсветка синтаксиче ских конструкций языка;
• автоматическое завершение си нтаксических конструкций языка;
• ;
• ;
• ;
• вставка синтаксических конструкций языка и заготовок (шаблонов) для написания элементов модели;
• настройка отображения текста моделей, в т.ч. скрытие фрагментов текста и масштабирование;
• -.
4. Главное меню. После загрузки системы (модуль RAO-studio.exe) ( .2).
Рис. 2. Вид основного окна
Оно имеет главное меню, кнопки панели управления, "плавающие" окна рабочего пространства и вывода со своими закладками, строку состояния и окно с набором закладок ("PAT", "RTP", "RSS", "OPR", "FRM", "FUN", "DPT", "SMR", "PMD"), соответствующих объектам модели на языке РДО, для редактирования новой модели.
Окно рабочего пространства предназначено для работы со структурированной информацией различного назначения. Список закладок окна: Tracer - отображает список трассируемых объектов в процессе моделирования, позволяет отобразить график изменения состояния выбранного элемента модели, Frames - отображает список доступных окон анимации в процессе моделирования, позволяет переключиться на выбранное окно.
Окно вывода предназначено для отображения различного рода информации. Оно имеет пять закладок: Build - отображает информацию о процессе компиляции
, , текст модели на место возникновения выбранной ошибки; Debug - ок но, в которое любой модуль может вывести отладочную информацию, например, здесь отображается список закруженных для анимации картинок, при запуске модели на ; Trace -
; Results -; Find in Model -, .
Процесс разработки модели сводится к созданию всех ее объектов на языке РДО и здесь не описывается.
5. Режимы моделирования. После запуска модели на исполнение, у пользователя есть возможность выбрать один из режимов моделирования.
No Show - режим максимальной производительности системы моделирования. Отключается вывод анитмации, графиков и трассировки на экран ( ).
Animation - . ,
они могут быть выведены на экран именно в этом режиме. Скорость моделирования в этом случае определяется пользователем. Так же в режиме анимации доступно построение графиков и просмотр данных трассировки в режиме реального времени.
Monitor - . .
Чтобы его продолжить, достаточно переключиться на любой другой режим .
В режиме анимации пользователь может перемещаться по кадрам , Frames
рабочего пространства или с помощью команд, а так же менять скорость :
6. Обработка и графический вывод результатов. При разработке модели на языке РДО для определенных ее объектов может быть задан признак трассировки. Этот признак может быть задан для событий, ресурсов модели, показателей или точек принятия решений [1,2]. В этом случае в процессе моделирования имитатор генерирует информацию о совершении событий, активизации точек принятия решений, изменении состояния ресурсов или значений показателей. Генерируемая имитатором информация (трассировка) представляет собой набор строк, имеющих определенный формат. Трассировщик предназначен для обработки, хранения и отображения этой информации.
Структура модели - набор объектов для хранения информации об изменении состояния объектов модели. Каждому объекту модели соответствует элемент структуры. В процессе моделирования каждый элемент получает от RDO-Tracer , ,
которому он соответствует. Элемент структуры проводит синтаксический разбор
полученной строки и переводит информацию об изменении во внутреннюю структуру данных для хранения и отображения. Каждый элемент структуры имеет механизм отображения хранимых им данных на графике.
В рассматриваемой версии программного комплекса имеется возможность визуально отображать процессы, происходящие в модели, в виде графиков. Добавление графиков состояния ресурса становится возможным только после запуска модели. Графики состояния ресурса модели можно добавлять как в процессе работы модели в режиме анимации, так и после завершения моделирования. График состояния ресурса может быть отображен только в том случае, если конкретный ресурс модели трассируется.
Для добавления графика во вкладке Tracer окна Workspace в дереве модели необходимо найти желаемый параметр ресурса . Далее, чтобы создать новое окно , -кой мыши или один раз правой и в выпадающем меню выбрать команду Add To New Chart. По оси абсцисс графика откладывается время наступления событий, при которых изменяется значение параметра выбранного ресурса.
При первом построении графика, масштаб по оси ординат устанавливается .
панелью инструментов Zoom Toolbar или использовать выпадающее меню при правом щелчке мышки по области графика.
Пример отображения объекта трассировки (нижняя область экрана) и графика, построенного на его основе, дан на рис.3.
|о а и э| * *<*!■• • « » \ \ \ ►
chart 10 Окт«п.Обм6>»«лій ♦ Смспмммр.шзрядк
] -Сега* до |ото і TV
j Сигттм 0СИГТЯЯ В Свгго»»«*
0 С<р«6 А*т«псй Q 6<его Л'*< Qtwi . 20 л Ии—™|>fzJ
и| 0 0.000 Ж21 ТОО 760.400 1X465 100 15206800
EF : 4 }*) с: 4 38 29 1 і
RK 340? 52 3 і 1 2 13 і 0 0001 101120(0115 3 100 0001
КВ 3409 52 4 38 29 1 ь
RK 3409 52 3 6 1 2 13 КК 3409 81 5 13 1 24 4 0 0001 10 1120601 14 8810 0001 18 80 1 4 0
ЕІ 3409 81 2 2 1 13
ER 3409 81 2 Э 5 2 13 15 z]
RJdlDrtMj liacn |R*nAi| FrdnModdl
Ти» 1722&.96Э666 A
Рис. 3. Отображение трассировки и график
Результатами моделирования являются объекты:
• объект р езультатов, который выводится на закладку Results окна вывода автоматически при завершении прогона;
• ,
Trace .
7. Заключение. Представленный программный продукт позволяет пользователю - специалисту предметной области достаточно легко разрабатывать и эксплуатировать имитационные модели различного назначения. Его основной задачей является не программирование, а формулировка и занесение в систему своих знаний об элементах моделируемого объекта и процессах в нем протекающих.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Емельянов В.В., Ясиновский С.К Введение в интеллектуальное имитационное моделирование сложных дискретных систем и процессов. Язык РДО. - М.: АНВИК, 1998.
2. Artiba A., Emelyanov V.V., Iassinovski S.I. Introduction to Intelligent Simulation: The RAO Language. Kluwer Academic Publishers. Boston/Dordrecht/London. 1998.
УДК 681.3.069
В.И. Финаев, E.H. Павленко
АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ГРАДИЕНТНОГО МЕТОДА ПОИСКА ЭКСТРЕМУМА НЕЧЕТКОЙ ФУНКЦИИ
При производстве энергии и тепла на тепловых электростанциях (ТЭС) химический состав воды оказывает существенное влияние на время безостановочной и безремонтной работы. Задача управления водно-химическим режимом (ВХР) решается с применением автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) подготовки питательной воды и относится к числу
. -
нию технологических процессов [1,2], при котором используются правила нечеткого условного вывода общей структуры вида «ЕСЛИ .... ТО.... ИНАЧЕ...... По-
лучаемая продукционная модель представляет собой результат экспертного опроса - , ,
обобщающую опыт их работы.
Формализация параметров ВХР связана вначале с определением X, Y — векторов входных и выходных параметров, а также вектора конструктивных параметров B.
Компоненты вектора конструктивных параметров B определяют качество питательной воды, подаваемой в паровые котлы и подаваемой в теплосеть. Компоненты вектора B определяются исходя перечня компонент, входящих в нормативы качества питательной воды. Перечень компонент вектора B сформируем на примере ВХР Невинномысской ГРЭС: B1 - удельная электрическая проводимость Н-катионированной пробы; B2 - удельная электрическая проводимость общая; B3 - показатель pH; B4 - жесткость общая; B5 - концентрация кислорода; B6 - концентрация аммиака;В7 - концентрация углекислоты; B8 - концентрация натрия; B9 -концентрация кремниевой кислоты; B10 - концентрация меди; B11 - концентрация железа; B12 - концентрация фосфатов; B13 - концентрация гидрозина; B14 - концентрация нефтепродуктов; B15 - щелочность общая; B16 - щелочность фенолфталеиновая; B17 - окисляемость; B18 - температура; B19 - удельное сопротивление; B20 - давление.
Параметров векторов X, Y, B зададим в виде нечетких интервалов [3], . . объективно представить параметры, описывающие систему, в виде четких чисел не всегда возможно из-за неучитываемых воздействий, внутренних изменений , -. , -го уравнения регрессии
bj = (~1 , ~2 V.^ ~m ^ j = 1,r , (1)
~ - .
