Исследование модели популяции "хищник-жертва" с помощью информационных систем

Особенности моделирования биологических систем с использованием программы "AnyLogic". Влияние различных факторов на популяции жертв и хищников. Принципы имитационного моделирования и его общий алгоритм с помощью ЭВМ. Анализ результатов моделирования.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 30.01.2016
Размер файла 922,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

Курсовая работа

На тему: "Исследование модели популяции хищник-жертва с помощью информационных систем"

Выполнил: студент группы 4бАСУ1

Антонов С.С.

Проверил: Мезенцев К.Н., к. т. н.

Москва 2015

Оглавление

  • Введение
  • 1. Теоретическая часть
  • 1.1 Концепция системной динамики
  • 1.2 Накопители и динамические переменные
  • 2.1 Простой эксперимент Simulation
  • 2.2 Класс активного объекта Main
  • 3. Анализ результатов моделирования
  • Список литературы

Введение

Курсовая работа состоит из теоретической части и практической.

В теоретической части рассмотрено моделирование биологических систем. Определены законы распределения случайных величин и имитационное моделирование. Рассмотрены принципы имитационного моделирования и общий алгоритм имитационного моделирования с помощью ЭВМ.

В практической части выполнено исследование влияния различных факторов на популяции жертв и хищников.

Моделирование выполнено с использованием программы AnyLogic 6.4.1.

1. Теоретическая часть

1.1 Концепция системной динамики

Моделирование системной динамики было предложено Дж. Форрестером.

Такие модели позволяют исследовать процессы развивающихся систем.

Модели в рамках этого подхода состоят из накопителей, для которых производится анализ изменения из объема во времени.

Содержание накопителей может иметь любую природу.

1.2 Накопители и динамические переменные

Рис. 1. Схема накопителя.

Вычислить объем накопителя можно по следующей формуле:

(1)

Кроме накопителя в состав модели системной динамики входят "вентили".

Вентили регулируют процесс прохождения информации потока от одного накопителя к другому:

информационная система биологическая моделирование

Рис. 2. Схема накопителей с вентилями

Уравнение объекта системной динамики примет вид:

(2)

К основным элементам, используемым для создания системной динамики относятся:

Накопитель

Накопитель - используется для размещения и создания потока с вентилем между двумя накопителями.

Динамическая переменная

Динамическая переменная - значение такой переменной автоматически изменяется при моделировании. Ее значение - некоторое выражение. Позволяет сформировать поток от вентиля к накопителю.

2. Построение модели в AnyLogic.

2.1 Простой эксперимент Simulation

Для удобства используем окно эксперимента для ввода начальных параметров. Для этого добавим элементы управления "Бегунок" и переменные, которые свяжем с параметрами в классе активного объекта. Вид страницы настроек эксперимента показан на рисунке 3. Значения данных объектов приводятся в таблице 2.1.

Рис. 3. Страница настроек эксперимента

Таблица 2.1.

Объекты настроек эксперимента

Номер

Объект

Тип

Назначение

1

A

Простая переменная

Связь с параметром, отвечающим за эффективность поиска жертв хищниками

2

R

Простая переменная

Связь с параметром, отвечающим за скорость роста популяции жертв

3

Q

Простая переменная

Связь с параметром, отвечающим за скорость снижения популяции хищников

4

T

Простая переменная

Связь с параметром, отвечающим за интервал модельного времени исследования численности популяции

5

F

Простая переменная

Связь с параметром, отвечающим за эффективность перехода пищи в потомство хищников

6

sliderA

Бегунок

Установка значения переменной A

7

sliderR

Бегунок

Установка значения переменной R

8

sliderQ

Бегунок

Установка значения переменной Q

9

sliderT

Бегунок

Установка значения переменной T

10

sliderF

Бегунок

Установка значения переменной F

11

editbox

Текстовое поле

Отображение текущего значения переменной A

12

editbox1

Текстовое поле

Отображение текущего значения переменной R

13

editbox2

Текстовое поле

Отображение текущего значения переменной Q

14

editbox3

Текстовое поле

Отображение текущего значения переменной T

15

editbox4

Текстовое поле

Отображение текущего значения переменной F

Для связи переменных настроек эксперимента с параметрами в классе активного объекта зададим соответствующие значения параметров в окне свойств эксперимента:

Рис. 4. Связь параметров с переменными

Связь между переменными и бегунком осуществляется в окне свойств бегунка. Там же можно задать минимальное и максимальное значение бегунка:

Рис. 5. Связь бегунка и переменной

Чтобы отобразить значение переменно в текстовом поле, нужно в поле "Действие" свойства бегунка прописать следующий код на языке Java:

editbox. setText (R);

Единицы модельного времени: дни.

Время остановки модели не задано

2.2 Класс активного объекта Main

В данной работе объектом исследования будет некоторая территория, на которой сосредоточены хищники и их жертвы. Проведем моделирование в среде AnyLogic 6.4.1 Воспользуемся палитрой системной динамики и построим модель.

Вид модели показан на рисунке 4. Значения данных объектов модели приводятся в таблице 2.1.

Рис. 6. Модель популяции

Объекты модели

Номер

Объект

Тип

Назначение

1

Victims

Динамическая переменная (поток)

Вычисление текущего количества жертв

2

Hunters

Динамическая переменная (поток)

Вычисление текущего количества хищников

3

r

Параметр

Скорость роста популяции жертв

4

t

Параметр

Интервал модельного времени исследования численности популяции

5

a

Параметр

Эффективность поиска жертв хищниками

6

q

Параметр

Скорость снижения популяции хищников

7

f

Параметр

Эффективность переходы пищи в потомство хищников

8

N

Накопитель

Численность популяции жертв. Начальное значение 5

9

C

Накопитель

Численность популяции хищников. Начальное значение 1

Вычисления проводятся по следующим формулам:

, (3)

3. Анализ результатов моделирования

Скорость роста популяции жертв:

Рис. 7. Скорость роста популяции жертв

Скорость снижения популяции хищников при отсутствии пищи:

Рис. 8. Скорость снижения популяции хищников при отсутствии пищи

Эффективность поиска жертв хищниками:

1) Значение эффективности, равное 2:

2) Значение эффективности, равное 6:

Эффективность перехода пищи в потомство хищников:

1) Значение эффективности, равное 2:

2) Значение эффективности, равное 6:

Из приведенных таблиц видно, что отсутствие пищи и хищников ведет к их быстрому вымиранию. Чем выше эффективность поиска жертв хищниками, тем быстрее снижается популяция жертв, что, в свою очередь понижает популяцию хищников. Увеличение эффективности перехода пищи в потомство хищников

Список литературы

1. Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи, Принципы, методология. - М.: Дрофа, 2004.

2. Вентцель Е.С. Исследование операций. - М.: Знание, 1976.

3. Мезенцев К.Н. Практикум "Моделирование систем в среде AnyLogic 6.4.1"

4. Форрестер Д. Мировая динамика. - М.: АСТ, 2003

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Теоретические основы моделирования систем в среде имитационного моделирования AnyLogic. Средства описания поведения объектов. Анимация поведения модели, пользовательский интерфейс. Модель системы обработки информации в среде компьютерного моделирования.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.05.2014

  • Особенности систем массового обслуживания и сущность имитационного моделирования с использованием GPSS. Структурная схема модели системы и временная диаграмма. Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик.

    курсовая работа [214,2 K], добавлен 23.06.2011

  • Создание систем имитационного моделирования AnyLogic, Arena, SimuLab, Simbigraph и Forio. Серверная и клиентская часть. Разработка модели работы отдела банка, участка цеха, движения автобуса по маршруту и социальной сети. Описание web-приложения.

    дипломная работа [3,4 M], добавлен 25.05.2015

  • Основы систематизации языков имитационного моделирования, моделирование систем и языки программирования. Особенности использования алгоритмических языков, подходы к их разработке. Анализ характеристик и эффективности языков имитационного моделирования.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 15.03.2012

  • Обзор средств компьютерного имитационного моделирования по созданию веб-приложения для визуализации имитационных моделей. Система имитационного моделирования AnyLogic, Arena, SimuLab. Серверная, клиентская часть. Модель работы отдела банка и участка цеха.

    дипломная работа [3,3 M], добавлен 25.05.2015

  • История появления имитационного моделирования. Его парадигмы: агентная, дискретно-событийная и системно-динамическая. Принципы системной динамики. Достоинства и недостатки ИМ. Реализация модели "Дрейфующая цель" с помощью систем "PowerSim" и "AnyLogic".

    курсовая работа [3,5 M], добавлен 13.10.2014

  • Математическое описание имитационной модели. Описание блок-схемы алгоритма. Анализ полученных результатов имитационного моделирования. Сопоставление полученных результатов для разработанных моделей. Математическое описание аналитического моделирования.

    курсовая работа [306,5 K], добавлен 25.03.2015

  • Концептуальная модель процесса обслуживания покупателей в магазине. Описание системы моделирования GPSS. Разработка моделирующей программы на специализированном языке имитационного моделирования в среде AnyLogic. Результаты вычислительных экспериментов.

    курсовая работа [906,9 K], добавлен 12.07.2012

  • Основы технологии моделирования Arena. Построение простой имитационной модели. Моделирование работы системы обслуживания покупателей на кассе супермаркета. Построение модели IDEF3. Анализ результатов имитационного моделирования и аналитического решения.

    курсовая работа [659,1 K], добавлен 24.03.2012

  • Применение метода имитационного моделирования с использованием генератора случайных чисел для расчета статистически достоверных переменных. Создание программы на языке GPSS. Результаты моделирования диспетчерского пункта по управлению транспортом.

    курсовая работа [399,9 K], добавлен 28.02.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.