Введение
В настоящее время одним из наиболее широко распространенных средств исследования и оптимизации функционирования систем управления (и вообще любых сложных социально-технических систем) является имитационное моделирование, в основном – с применением современной вычислительной техники. ЭВМ программируется таким образом, чтобы программный продукт «жил» по законам, соответствующим условиям существования реальной системы. Далее на такой имитационной модели можно отрабатывать воздействия различных факторов, влияющих на поведение системы, изучать влияние изменения внутренних параметров на эффективность функционирования и так далее.
Для создания таких моделей возможно использование как традиционных (так называемых универсальных языков программирования – УЯП), так и специализированных программных средств (языков имитационного моделирования – ЯИМ). Первые из них имеют следующие преимущества:
доступность (большинство интерпретаторов распространенных УЯП, например, PASCAL,C++, распространяются за символическую плату, причем книги и прочую дополнительную информацию можно найти в любом специализированном магазине),
возможность решения широкого класса задач,
простота создание интерактивных дружественных интерфейсов для работы с конечным продуктом.
С другой стороны, специализированные языки имитационного моделирования по некоторым показателям превосходят УЯП. Их достоинства:
значительно меньшие размеры программы, содержащей модель;
идеологическое соответствие используемого средства поставленной цели;
наличие специальных средств для обеспечения независимости случайных величин, генерируемых внутри программы;
наличие специальных средств для отладки модели;
относительная простота построения модели (по сравнению с УЯП).
Перечисленные выше особенности позволяют сделать однозначный выбор в пользу специализированных программных средств. Эти средства могут применяться, как в случаях простых моделей, когда на ЯИМ может получаться программа их нескольких строк, так и в случаях сложных моделей, когда написание модели на УЯП будет занимать чрезвычайно много времени из-за необходимости учитывать множество свойств моделируемого объекта. В последнем случае существенным может стать и то обстоятельство, что модели на ЯИМ обычно требуют значительно меньшего времени на прогон (реализацию моделирования).
По каким же критериям может быть осуществлен выбор ЯИМ для конкретной задачи моделирования? Основные свойства, определяющие предпочтительность того или иного языка моделирования, следующие:
возможности языка, т.е. способность описывать структуру системы, ее поведение и алгоритмы управления;
простота применения для построения модели, реализация ее и представление результатов моделирования;
предпочтение пользователя (удобство, простота, универсальность).
Выделим теперь несколько ЯИМ, приспособленных к решению задач, возникающих при имитационном моделировании человеко-машинных систем: наиболее известны такие языки, как GPSS,SIMSCRIPTиSIMULA. Сравнение этих программных средств по перечисленным выше критериям приведено в таблице 1.
Таблица 1
Сравнительные характеристики языков имитационного моделирования
|
Возможности языка |
Простота применения |
Предпочтение пользователя |
|
SIMULA |
GPSS/H |
SIMSCRIPT |
|
GPSS/H |
SIMSCRIPT |
GPSS/H |
|
SIMSCRIPT |
SIMULA |
SIMULA |
Как видно из сравнения, язык GPSSобладает преимуществом перед другими распространенными языками. Его особая привлекательность для целей обучения обуславливается тем, что он наиболее прост в применении.
На приведенной ниже схеме представлена логика обращения к ЯИМ GPSS, а точнее его последней и наиболее эффективной версииGPSS/H.
Виды моделирования: Физическое
Аналитическое
Компьютерное
Типы компьютерного моделирования:
Монте - Карло
Статистическое
Имитационное
Разновидности ИМ:
Симула
Симулинк
… (более 500 разновидностей)
GPSS
Версии GPSS:
GPSS 360 (IBM, 1963, J.Gordon)
GPSS V ( DC, 1971, P. Hall)
GPSS PC (MSW, 1974, T. Springer)
GPSS World (MSW, 1999, A.Cox, T. Springer)
GPSS/H (Wolverine SWC, 1999, T. Henriksen)
GPSS/Hявляется наиболее эффективной версией из текстово-ориентированных версийGPSS(Л.1,2), а последний вариантGPSSWorldимеет интерфейс, приближенный кWindows. Профессиональная 32- разрядная версияGPSS/Hработает под всеми версиямиWindows: 98, 2000,NT,XP, версия, используемая для курсового проектирования, является студенческой (ограничение по числу операторов создаваемой модели, не более 100 и работа под МSDOSили предпочтительнее в оболочкахNC,Far,VC). Кроме этих отличий студенческая версия дает полное представление о возможностях ЯИМGPSS/H,
Позволяет получить начальные навыки работы как с самой программой, так и со встроенным отладчиком. Кроме задания по курсовому проектированию желательно, предваряя работу над заданием, провести практическое изучение различных вариантов построения модельного файла - МФ, изучить возможные ошибки и реакцию на них программы, воспользовавшись примером 3.2 параграфа 3.7 рассмотреть влияние разных команд отладчика.
Для использования возможностей программы достаточно РС 486.
Для более успешной работы над курсовым проектом следует предварительно внимательно прочесть главу 3.