Підсистема моделювання

Одним із можливих джерел даних для G2 є підсистема моделювання зовнішнього простору. Дана підсистема використовується для моделювання реальних об’єктів і пристроїв, з якими працює ЕС. В підсистемі моделювання передбачені наступні основні можливості:

· засоби для обчислення алгебраїчних, різницевих рівнянь і диференціальних рівнянь першого порядку;

· можливість задавати формули як для окремих змінних, так і для класів змінних чи параметрів;

· можливість режиму розділення часу, при якому підсистема моделювання працювала б паралельно з рештою підсистем G2. За рахунок цього здійснюється обчислення модельованих значень в процесі роботи пристрою виводу G2.

Підсистема моделювання G2 є достатньо автономною, але важливою частиною системи. На різних етапах життєвого циклу прикладної системи вона слугує досягненню різних цілей. Під час розробки підсистема моделювання використовується замість об’єктів реального світу для імітації показів датчиків. Очевидно, що проводити налагоджування на реальних об’єктах може бути дорого, а іноді і небезпечно.

На етапі експлуатації прикладної системи процедури моделювання виконуються паралельно функціям моніторингу і управління процесом, що забезпечує наступні можливості:

· верифікацію показів датчиків під час виконання програми;

· підстановку модельних значень змінних при неможливості отримання реальних.

Граючи роль самостійного агента знань, підсистема моделювання підвищує життєздатність і надійність програми на базі G2. В G2 для опису зовнішнього світу підсистема моделювання використовує рівняння трьох видів: алгебраїчні, різницеві і диференціальні (першого порядку).

Доцільно виділити три типи змінних, які можуть отримувати свої значення від підсистеми моделювання: неперервні, дискретні і залежні. Значення двох перших типів змінних є функціями їх попередніх значень, внаслідок чого для них повинні бути задані деякі початкові значення. З іншого боку, значення залежних змінних є функціями лише поточних значень інших обчислених змінних. Ця категорія змінних явно не оголошується; їх значення отримують із рівнянь моделювання для відповідної змінної.

Підсистема моделювання, як правило, забезпечує можливість задання формул моделювання не лише для окремих змінних і параметрів, а і для їх класів. За рахунок цього можливий одноразовий опис поведінки, що застосовується для всіх екземплярів класу. Вона дозволяє також мати різні прирости часу при обчислені різних змінних.

Кожен параметр, значення якого задаються підсистемою моделювання, має атрибут алгоритм інтегрування, визначаючий метод чисельного наближеного рішення звичайних диференціальних рівнянь. В G2 з цією метою використовують методи Ейлера і Рунге-Кутта. Вибір середовища цих двох методів залежить від додатку.

Метод Рунге-Кутта дає більш точні результати, але потребує в чотири рази більше затрат часу, аніж метод Ейлера. Щоб досягнути тієї ж точності, як і в методі Рунге-Кутта, при використанні методу Ейлера необхідно значно зменшити час приросту. Таким чином, для додатків, які потребують високої точності і не вимагають великої швидкості, ефективно використовувати метод Рунге-Кутта. З іншої сторони, для додатків, в яких суттєва швидкість, а не точність, доцільно застосовувати метод Ейлера.

Стійкість методу не являється фактором, на основі якого потрібно вибирати той чи інший метод, так і метод Ейлера, і метод Рунге-Кутта мають один і той же поріг стійкості відносно розміру кроку приросту.

Крім внутрішньої підсистеми моделювання G2 має засоби для підключення зовнішніх, як правило, більш потужних систем імітаційного моделювання. В цьому випадку G2 може отримувати обчислені величини і встановлювати значення величин в зовнішніх системах моделювання, а також виконувати частину моделювання в самій G2 при виконанні іншої частини поза даною програмою.

При роботі із зовнішньою підсистемою G2 звичайно викликає зовнішню систему імітаційного моделювання для роботи в якості частини підсистеми імітаційного моделювання G2, так що інші компоненти G2, такі, як, наприклад, механізм виводу і інтерфейс кінцевого користувача, розглядають його як єдиний сервер даних. Наприклад, механізм виводу встановлювати значення в зовнішній системі імітаційного моделювання так само, як він встановлює значення у власній підсистемі імітаційного моделювання.

Такий підхід реалізований при взаємодії системи G2 фірми Gensym з системою моделювання, реалізованою в рамках комплексу Graphical Model Builder фірми ABB Simcon, що спеціалізується в області розробки динамічних моделей для нафтохімічних підприємств.

Дата добавления: 2015-07-20