Имитационное моделирование систем массового обслуживания в GPSS

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

 

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального образования

Омский государственный  университет путей сообщения

 

Кафедра автоматики и системы управления

 

Имитационное моделирование  систем массового обслуживания в  GPSS

Курсовая работа по дисциплине «Информационные технологии на железнодорожном  транспорте»

 

 

 

                                                                                                          Студент гр.  __28-О___

                                                                                                                                                                          (номер группы)

                                                                                          ____________                     А.В.Стариков

                                                                                                            (подпись студента)                      (И.О. Фамилия студента)

                                                                                                                                                                        ______________                

                                                                                                                                                                      (дата)

                             

                                                                              Руководитель:              доцент кафедры АиСУ 

                                                                                                                                                                    (должность преподавателя)  

                                                                                                           _________________                           В.А.Спиридонов

                                                                                                      (подпись преподавателя)                     (И.О. Фамилия преподавателя)

                                                                                                                                                                       _________________

                                                                                                                                                                       (дата)

_____________

           (оценка)

 

 

Омск 2012

 

УДК 681.324

Реферат

Курсовая работы содержит 22 странциы, 1 рисунок, 1 таблицу, 4 источника

Имитационное моделирование, миниЭВМ, GPSS, транзакт, операнд, концептуальная модель, таблица определений, структурная схема программы моделирования, обслуживающее устройство, метка.

В данной курсовой работе изложены основные понятия, касающиеся моделирования, видов и классификаций моделирования, основные сведения о системах массового  обслуживания, о системе GPSS, её блоках и практическом применении. На основе теоретической части проведено моделирование системы массового обслуживания.

При разработке курсовой работы использовались следующие программные  пакеты: MS Word 2007, GPSS World Student version 5.2.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Содержание......................................................................................................................3

Задание..............................................................................................................................4

Введение...........................................................................................................................5

1 Теоретическая часть.....................................................................................................6

1.1 Моделирование..........................................................................................................6

1.2 Системы массового обслуживания (СМО).............................................................7

1.3 Система имитационного обслуживания GPSS.......................................................9

1.3.1 Основные операторы  языка GPSS........................................................................9

2 Формализация модели  и написание программы.....................................................15

2.1 Концептуальная модель..........................................................................................15

2.2 Таблица определений..............................................................................................16

2.3 Листинг программы.................................................................................................17

2.4 Результат моделирования.......................................................................................18

Заключение.....................................................................................................................21

Библиографический список..........................................................................................22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание

Система обработки информации содержит мультиплексный канал и  три миниЭВМ. Сигналы от датчиков поступают на вход канала через интервалы  времени 10±5 мкс. В канале они буферизуются и предварительно обрабатываются в  течении 10±3 мкс. Затем они поступают на обработку в ту миниЭВМ, где имеется наименьшая по длине входная очередь. Ёмкости входных накопителей во всех миниЭВМ рассчитаны на хранение величин 10 сигналов. Время обработки сигнала в любой миниЭВМ равно 33 мкс.

Смоделировать процесс обработки 500 сигналов, поступающих с датчиков. Определить средние времена задержки сигналов в канале и миниЭВМ и  вероятности переполнения входных  накопителей. Обеспечить ускорение  обработки сигналов в ЭВМ до 25 мкс при достижении суммарной  очереди сигналов значения 25 единиц.

 

 

Введение

В данной курсовой работе проводиться  проектирование системы массового  обслуживания (СМО). Одним из наиболее эффективных способов расчёта и  исследования СМО является имитационное моделирование с помощью ЭВМ. Одним из преимуществ компьютерной модели является и то, что можно  смоделировать реально не существующие модели, то есть моделирование виртуальной  реальности.

Имитационные модели позволяют  достаточно просто учитывать наличие  дискретных и непрерывных элементов, нелинейные характеристики элементов  системы, многочисленные случайные  воздействия и другие трудно учитываемые факторы. Также имитационное моделирование позволяет не только приводить анализ характеристик объекта, но и решать задачи структурного и параметрического синтеза таких систем при заданной оценке эффективности и наличии ограничений.

Имитационное моделирование  разрешает осуществить исследование анализируемой или проектируемой  системы по схеме операционного  исследования, которое содержит взаимосвязанные  этапы:

• содержательная постановка задачи;
• разработка концептуальной модели;
• разработка и программная реализация имитационной модели, проверка правильности;
• достоверности модели и оценка точности результатов моделирования;
• планирование и проведение экспериментов;
• принятие решений.

Наиболее распространённой программной средой для реализации имитационного моделирования посредством  ЭВМ является GPSS. Эта система представляется собой язык, содержащий в себе словарь и грамматику, и транслятор. Основными достоинствами системы GPSS являются простота её освоения, интерактивный режим со встроенной графикой и множество режимов работы для восприятия результатов моделирования. Система имитационного моделирования GPSS позволяет эффективно проводить исследование сложнейших систем массового обслуживания с учётом множества дискретным элементов с нелинейными характеристиками, планировать и проводить эксперименты с моделью, а также представлять результаты исследования в наиболее удобном для использования виде.

 

 

 

 

1 Теоретическая часть

1.1 Моделирование

Моделирование - наиболее мощный универсальный метод исследования и оценки эффективности систем, поведение  которых зависит от воздействия  случайных факторов. Области применения методов имитации чрезвычайно широки и разнообразны. Применение универсальных  языков программирования при реализации имитационных моделей позволяет  исследователю достигнуть гибкости при разработке, отладке и испытании  модели.

Моделирование применяется  практически во всех сферах человеческой деятельности.

Модель (лат.modulus-мера) - это объект-заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала. А замещение одного объекта другим в целях получения информации о важнейших свойствах объекта-оригинала с помощью объекта-модели называется моделированием. Моделирование можно рассматривать как один из мощнейших инструментов, используемых при исследовании больших и сложных систем и процессов.

В фундаменте моделирования  лежит теория подобия, которая утверждает, что абсолютное подобие имеет место лишь при замещении одного объекта точно таким же. При реальном моделировании абсолютное подобие не имеет места.

Существуют несколько  признаков классификаций моделирования. Первым из них является степень полноты  подобия. В основе полного и неполного моделирования лежит соответственно полное и неполное подобие, проявляющееся во времени и пространстве. В основе приближённого моделирования лежит приближённое подобие.

Вторым признаком классификации  будем считать характер изучаемых  процессов. В соответствии с ним  виды моделирования могут быть разделены  на детерминированные и стохастические, статические и динамические, дискретные, непрерывные и дискретно-непрерывные.

Детерминированное моделирование отображает детерминированные процессы, то есть лишённые случайных воздействий.

Стохастическое моделирование отображает вероятностные процессы и события.

Статическое моделирование служит для описания поведения объекта в какой-либо момент времени, а динамическое отражает поведение объекта во времени.

Дискретное моделирование служит для описания процессов, которые предполагаются дискретными, соответственно непрерывное или аналоговое моделирование позволяет отразить непрерывные процессы в системах.

Третий признак классификации-формы  представления моделируемого объекта. В соответствии с ним различают  абстрактные и реальные модели. При реальном моделировании используется возможность исследования различных характеристик либо на реальном объекте целиком, либо на его части. Разновидностью реального моделирования является так называемое натурное моделирование, при котором осуществляется проведение исследований на реальном объекте с последующей обработкой результатов эксперимента на основе теории подобия.

Другим видом реального  моделирования является физическое, отличающееся от натурного тем, что исследование проводится на установках, которые сохраняют природу явления и обладают физическим подобием, например, модель корабля, самолёта, космического аппарата.

Абстрактная или мысленная модель-это описание объекта исследована на каком-то языке либо текстуально, либо формализовано.

Гносеологические модели направлены на изучение объективных законов природы.

Информационные или кибернетические модели описывают поведение объекта-оригинала, но не копируют его.

Сенсуальные модели-модели чувств, эмоций, либо модели, оказывающие влияние на органы чувств человека.

Концептуальная модель-это абстрактная модель, определяющая структуру моделируемой системы, свойства её элементов и причинно-следственные связи, присущие исследуемому объекту и существенные в рамках данного конкретного исследования.

Математическая модель представляется на языке математических отношений. Она имеет форму функциональных зависимостей между параметрами, учитываемыми соответствующей концептуальной моделью. Под математическим моделированием будем понимать процесс установления соответствия данному реальному объекту некоторого математического объекта(математической модели) и исследование этой модели.

 

1.2 Системы массового обслуживания (СМО)

Практика показывает, что  из всех видов моделирования наиболее эффективным и популярным является имитационное моделирование. Оно позволяет  проигрывать любые ситуации и  получать наиболее эффективные решения  проблемы. Основная его ценность состоит  в применении методологии системного анализа.