Извлечение информации Из примеров анимации дискретных систем



жүктеу 79.26 Kb.
Дата30.03.2019
өлшемі79.26 Kb.

ИзвлеЧЕНИЕ информации Из примеров АНИМАЦИИ ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМ


Имитационная модель отображает поведение объекта моделирования во времени и пространстве. Динамика объекта моделирования может быть представлена системой дифференциальных уравнений с непрерывными переменными, введенной в компьютер с помощью Matlab Simulink®. Составление таких уравнений и проверка правильности описания поведения системы - весьма трудоемкий процесс.

Однако можно обойтись без составления дифференциальных уравнений, рассматривая поведение системы как последовательность событий, которыми считают изменения ее состояний во времени. Такой подход называется дискретно-событийным моделированием

( DES-Discrete Event Simulation).

Рис. 1 . Схема проектирования автоматизированной системы путем имитации реального производства


Проектировщик разрабатывает имитационную модель реального производства, с которой проводит имитационные эксперименты типа «Что, если… ?» ( рис. 1 ). После представления результатов моделирования в виде технологических рекомендаций он выбирает структуру и параметры автоматизированной системы.

В процедуре имитационного моделирования можно выделить 4 этапа:



  • разработка имитационной модели и ее ввод в компьютер;

  • проверка соответствия модели объекту моделирования;

  • проведение имитационных экспериментов типа «Что, если…?».

  • представление результатов моделирования в виде рекомендаций по улучшению системы

С целью наглядности процесс имитационного моделирования отображают на компьютерной мнемосхеме поведения объекта моделирования. Для этого разработано программное обеспечение компьютерной анимации, такое как Proof Animation.

Для имитационного моделирования применяют один из трех методов:



  • имитация поведения системы на универсальном языке типа FORTRAN, C++;

  • представление поведения системы с помощью специализированных продуктов, таких как GPSS, Arena, AUTOMOD, Extend и пр.;

  • разработка модели и ее ввод в бланки имитатора MAST и т.п.

При выполнении лабораторной работы потребуются:

  • диск «Примеры имитации и анимации дискретных систем» ( В.Л.Конюх, В.В.Зиновьев)

  • студенческая версия продукта ProofAnimation ® ( ф. Wolverine Software Inc., США)

  • программы «Coal Mine» и «Barges», имеющиеся в папке «Barges & Coal» ( проф. Д. Стургул, ун-т Айдахо, США)

Задание


1. По компакт-диску «Примеры имитации и анимации дискретных систем» ознакомьтесь с методологией решения практических задач с помощью имитационного моделирования.

2. Открыв папку Barges & Coal , определите показатели реальных производственных систем по моделям их имитации и анимации, разработанным в университете Айдахо

( США).

2.1. Добыча угля и его отгрузка в железнодорожные составы

( модель «COAL MINE»)

2.1.1. Объект моделирования

Модель отображает работу одного из разрезов по добыче угля в США (рис. ).

Рис. . Добыча угля открытым способом ( пример COAL MINE)


Экскаватор вынимает уголь и поочередно загружает 6 самосвалов, перевозящих уголь к первому промежуточному бункеру. Далее уголь по первому конвейеру “1 st Belt” поступает на второй промежуточный бункер “Surge Silo”. Бункер разгружается на второй конвейер “2 nd Belt” и поступает к основному бункеру “Main Silo”.

Под этот бункер подходит поезд. После заполнения бункера начинается загрузка вагонов углем. В это время второй конвейер “2 nd Belt” отключается и добываемый уголь заполняет второй промежуточный бункер “Surge Silo”. По окончании загрузки поезд отходит из-под основного бункера “Main Silo”. Второй конвейер “2 nd Belt” снова включается и уголь заполняет основной бункер “Main Silo”.

На экран выводятся результаты имитационного моделирования :

1. Самосвалы, загруженные экскаватором (“WRITING TRUCKS”):



  • число загружаемых самосвалов (ACTUAL) ;

  • среднее число самосвалов, загруженных за 5 шагов модельного времени

(AVERAGE);

  • средняя продолжительность загрузки самосвала за 5 шагов модельного времени (AVERAGE TIME).

2. Степень использования экскаватора (“UTILIZATION OF SHOVEL”)

3. Самосвалы, разгрузившие уголь в первый промежуточный бункер (“WRITING TRUCKS”):



  • число разгруженных самосвалов (ACTUAL)

  • среднее число самосвалов, разгруженных за 5 шагов модельного времени

(AVERAGE);

  • средняя продолжительность разгрузки самосвала за 5 шагов модельного времени (AVERAGE TIME).

Возле каждого бункера указывается количество угля в бункере ( в тоннах).

Как решать задачу

  1. Для входа в PROOF Animation загрузите файл рр.ехе из каталога MINE подкаталога MINE_0.

  2. Выведите на экран анимационную модель угольного разреза путем выбора пункта "File" верхнего горизонтального меню и подпункта "Open Layout Trace". В появившемся вертикальном меню выберите файл примера coal mine. Запустите анимацию, нажав кнопку "Go". Единицы технологического оборудования на экране начнут перемещаться, а показатели их работы – изменяться.

  3. Для выхода из PROOF Animation, выберите подпункт “Exit” в меню “Mode”.

      1. Задание

Выбирая в верхней строке оболочки пункты "Pause" (пауза), "+Faster" (ускорить анимацию), "-Slower" (замедлить анимацию), найдите:

  • общее время анимации “Тime”;

  • максимальное количество угля в центральном бункере "Main Silo" перед загрузкой железнодорожного состава;

  • максимальное количество угля в первом и втором промежуточных бункерах "Surge Silo";

  • расписание прихода железнодорожных составов под бункер "Main Silo";

  • объем угля, погруженного в состав;

  • количество угля, перемещаемого конвейерами "1 st Belt" и "2 nd Belt";

  • время перемещения дискретной единицы угля через оба конвейера;

  • скорость заполнения промежуточного "Surge Silo" и центрального "Main Silo" бункеров ( тонн в минуту);

  • максимальное и минимальное среднее число самосвалов "AVERAGE", максимальное и минимальное среднее время погрузки/разгрузки "AVERAGE TIME" за время моделирования;

  • минимальный коэффициент использования экскаватора “UTILIZATION OF SHOVEL” в ходе работы анимационной модели;

  • среднюю грузоподъемность самосвала (при разгрузке в первый промежуточный накопитель);

  • среднее время рейса самосвала.

Постройте графики зависимости заполнения всех бункеров от модельного времени “Time”.
2.2. Добыча полезного ископаемого и его отгрузка в баржи ( модель «BARGES»)
2.2.1. Объект моделирования

Модель имитирует работу угледобывающего разреза по добыче угля на побережье Австралии (рис. ).


Рис. . Анимация добычи и отгрузки угля морском побережье Австралии


На двух участках разреза экскаваторы извлекают уголь и загружают самосвалы, перевозящие уголь на причал к баржам. Если в баржу одновременно разгружаются два самосвала, то остальные становятся в очередь и ожидают освобождения мест разгрузки. После загрузки баржа отплывает, а на ее место прибывает следующая баржа. Экскаватор может загружать один самосвал, а остальные становятся в очередь под погрузку.

На экране выводятся результаты имитации:



  • номер и текущее время смены(SHIFT);

  • число загруженных барж (NUMBER OF BARGES LOADED) – всего (TOTAL);

на данный момент (WITHIN ACTUAL SHIFT); за смену (PER SHIFT);

степень использования дока (UTILIZATION OF DOCK) - всего (TOTAL); на данный момент (WITHIN ACTUAL SHIFT) ;



  • число загруженных самосвалов (NUMBER OF TRUCKS LOADED) - всего (TOTAL); на данный момент (WITHIN ACTUAL SHIFT); за смену (PER SHIFT);

  • число самосвалов в очереди под погрузку перед каждым экскаватором (NUMBER OF WAITING TRUCKS);

  • число самосвалов в очереди под разгрузку в баржу (NUMBER OF WAITING TRUCKS);

  • степень использования каждого экскаватора (UTIL. OF SHOVEL);

  • объем угля , разгруженного самосвалами в очередную баржу (LOADS IN ACT. BARGE);

  • общий объем отгруженного в баржи угля (LOADS TOTAL).


Как решать задачу


  1. Войдите в PROOFAnimation путем загрузки файла рр.ехе из каталога MINE, подкаталога MINE_0.

  2. Выведите на экран анимационную модель угольного разреза, расположенного на морском побережье, путем выбора пункта "File" верхнего горизонтального меню, подпункта "Open Layout Trace". В появившемся вертикальном меню выберите файл BARGES. Появится мнемосхема разреза.

  3. При нажатии кнопки "Go" изображения единиц технологического оборудования начнут двигаться, а показатели их работы - изменяться.

  4. Для выхода из PROOFAnimation выберите подпункт “Exit” в меню “Mode”,



2.2.2.Задание

Выбирая пункты меню "Pause" (пауза), "+Faster" (ускорить анимацию), "-Slower" (замедлить анимацию), найдите:



  • общее время анимации "Time";

  • число загруженных барж “NUMBER OF BARGES LOADED” и рейсов самосвалов “NUMBER OF TRUCKS LOADED” за смену;

  • число самосвалов, разгруженных в баржу “LOADS IN ACT. BARGE” за время анимации;

  • число всех самосвалов, разгруженных в баржи “LOADS TOTAL” за смену;

  • максимальный и минимальный коэффициент использования дока при разгрузке самосвалов в баржу “UTILIZATION OF DOCK” за время анимации;

  • максимальный и минимальный коэффициент использования каждого экскаватора “UTIL. OF SHOVEL” за время анимации;

  • максимальное число самосвалов в очереди у каждого экскаватора и дока “NUMBER OF WAITING TRUCKS” за время анимации;

  • среднее время рейса самосвала.

Постройте графики зависимости коэффициента использования дока “UTILIZATION OF DOCK” и каждого экскаватора “UTIL. OF SHOVEL” от текущего относительного времени смены “SHIFT” (%).


    1. Содержание отчета

2.3.1. Титульный лист с названием дисциплины, темы лабораторной работы, ФИО студента, датой сдачи на проверку.

      1. Перечисление этапов имитационного моделирования.

      2. Для модели «COAL MINE»:



  • максимальное количество угля в центральном бункере "Main Silo" перед загрузкой железнодорожного состава;

  • максимальное количество угля в первом и втором промежуточных бункерах "Surge Silo";

  • расписание прихода железнодорожных составов под бункер "Main Silo";

  • объем угля, погруженного в состав;

  • количество угля, перемещаемого конвейерами "1 st Belt" и "2 nd Belt";

  • время перемещения дискретной единицы угля через оба конвейера;

  • скорость заполнения промежуточного "Surge Silo" и центрального "Main Silo" бункеров ( тонн в минуту);

  • максимальное и минимальное среднее число самосвалов "AVERAGE", максимальное и минимальное среднее время погрузки/разгрузки "AVERAGE TIME" за время моделирования;

  • минимальный коэффициент использования экскаватора “UTILIZATION OF SHOVEL” в ходе работы анимационной модели;

  • средняя грузоподъемность самосвала (при разгрузке в первый промежуточный бункер);

  • среднее время рейса самосвала;

  • зависимости заполнения бункеров от модельного времени “Time”.

2.3.4. Для модели «BARGES» :




  • общее время анимации "Time";

  • число загруженных барж “NUMBER OF BARGES LOADED” и рейсов самосвалов “NUMBER OF TRUCKS LOADED” за смену;

  • число самосвалов, разгруженных в баржу “LOADS IN ACT. BARGE” за время анимации;

  • число всех самосвалов, разгруженных в баржи “LOADS TOTAL” за смену;

  • максимальный и минимальный коэффициент использования дока при разгрузке самосвалов в баржу “UTILIZATION OF DOCK” за время анимации;

  • максимальный и минимальный коэффициент использования каждого экскаватора “UTIL. OF SHOVEL” за время анимации;

  • максимальное число самосвалов в очереди у каждого экскаватора и дока “NUMBER OF WAITING TRUCKS” за время анимации;

  • среднее время рейса самосвала;

  • зависимости коэффициента использования дока “UTILIZATION OF DOCK” и каждого экскаватора “UTIL. OF SHOVEL” от текущего относительного времени смены “SHIFT” (%).

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ


Сначала изучите принципы и области применения имитационного моделирования систем.

Оба примера разрабатывались ун-том Айдахо ( США) по заказам предприятий. Многочисленные примеры имитации и анимации систем можно получить на сайте проф. Д.Стургула ( sturgul@uidaho.edu).



Анимационные модели представлены в демонстрационном виде. Вам надо будет извлечь данные о работе предприятий из анимационных моделей, отображающих процесс имитационного моделирования производства. Для этого можно ускорять и замедлять время имитационного моделирования, увеличивать и уменьшать размер изображения и т.д.


Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет