Принципы построения алгоритмов имитационного моделирования для сложных технических систем

Принципы построения алгоритмов имитационного моделирования для сложных технических систем

Существуют три принципа построения имитационных алгоритмов: принцип Δt, принцип особых состояний и принцип последовательной проводки заявки [Бусленко, …].

Принцип Δt основан на «отслеживании» параметров системы через равные интервалы времени. Преимуществом указанного принципа является универсальность. Алгоритмы, построенные на его основе, отличаются простотой организации связей между структурными составляющими модели. По этой причине при использовании принципа Δt практически не возникает ограничений, связанных со сложностью (размерами) исследуемой системы. Поэтому принцип Δt нашел широкое применение пи разработке имитационных алгоритмов.

Указанный принцип используется в методе автоматного моделирования […], в некоторых языках программирования […]. На этом принципе построена модель изменения параметра технического состояния [Михлин, …]. Основным недостатком принципа Δt является большой расход времени ЭВМ. Это  объясняется следующим.

Состояние большинства систем можно разделить на два типа: обычные и особые. При переходе системы от одного обычного состояния к другому параметры ее элементов изменяются плавно и непрерывно. Особое состояние системы характеризуется скачкообразным изменением параметров ее элементов. Из сказанного следует, что параметры элементов системы в любой момент времени между двумя следующими друг за другом особыми состояниями можно вычислить на основе информации об особых состояниях.

Если в имитационном алгоритме, построенном на основе принципа Δt, задан малый интервал Δt большая часть времени будет тратиться на «просмотр» неособых состояний, то при использовании недостаточно малого Δt увеличивается вероятность пропуска особого состояния, что снижает адекватность получаемых результатов реальному процессу.В связи с этим разработаны специальные приемы обнаружения u1080 и ликвидации пропуска особого состояния […].

Более экономным в отношении расхода времени ЭВМ по сравнению с принципом Δt является принцип особых состояний (от события — к событию).

Он заключается в следующем. По известным параметрам предыдущих особых состояний (событий) на каждом шаге моделирования определяется интервал квантования. Причем указанный интервал имеет такое значение, что полученный с его помощью момент следующего «просмотра» параметров система приходит в особое состояние. Последнее обуславливает относительно небольшие затраты времени ЭВМ на моделирование.

Однако и данный принцип не лишен недостатков. При увеличении количества элементов системы повышаются затраты времени на определение момента перехода в следующее особое состояние.

Основным преимуществом алгоритмов, использующих принцип последовательной проводки заявки является минимальные затраты времени по сравнению с алгоритмами, в которых применяются принципы, рассмотренные выше. Однако алгоритмы на основе принципа последовательной проводки заявки отличаются большой сложностью, что обусловливает значительные затраты на их разработку и программную реализацию. С целью повышения эффективности имитационных алгоритмов сложных систем иногда используют комбинацию принципов моделирования […]. В настоящее время для различных классов систем разработано большое количество языков моделирования [………]. Указанные языки представляют собой  алгоритмические языки высокого уровня. Их использование значительно облегчает написание программ, поскольку достаточно оперировать понятиями на уровне содержательного описания моделируемой системы. Однако алгоритмы, генерируемые языками моделирования, имеют низкое быстродействие, требуют большой объем оперативной памяти ЭВМ. Из проведенного u1072 анализа следует вывод, что алгоритм имитации эксплуатационной надежности систем следует разрабатывать на основе  принципа особого состояния. Под особым состоянием понимается отказ.

Процесс формирования последствий отказа можно имитировать на основе последовательной проводки заявки. Таким образом, алгоритм имитации процесса эксплуатации системы с точки зрения надежности будем  разрабатывать на основе комбинации следующих принципов моделирования: принципа особых состояний и принципа последовательной проводки заявки.

Например, последний принцип используется при имитации времени ремонта системы. Особыми состояниями системы являются отказ системы, техническое обслуживание элемента.