Моделирование системы автогрузовых перевозок
Применение приемов работы со средой моделирования и с программным комплексом Mat LAB. Особенности моделирования работы системы автогрузовых перевозок. Разработка библиотеки функциональных блоков. Структурная модель системы, расчет ее характеристик.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.10.2013 |
| Размер файла | 561,9 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/
17
Содержание
- Задание
- Концептуальная модель
- Разработка библиотеки функциональных блоков
- Функциональные основные блоки для построения модели автогрузовых перевозок
- Вспомогательные функциональные блоки для построения основных функциональных блоков модели автогрузовых перевозок
- Структурная модель системы
- Разработка плана экспериментов
- Результаты имитационных экспериментов
- Расчет характеристик системы
- Выводы
- Приложение
Задание
Моделируемая система состоит из одного бульдозера, четырех самосвалов и двух механизированных погрузчиков. Бульдозер сгребает землю к погрузчикам. Для начала погрузки перед погрузчиками должны лежать хотя бы две кучи земли. Время, затрачиваемое бульдозером на подготовку фронта работ до начала погрузки, имеет распределение Эрланга и состоит из суммы двух экспоненциальных величин, каждая из которых имеет математическое ожидание, равное 4 (это соответствует эрланговскому распределению с математическим ожиданием 8 и дисперсией 32). Кроме наличия земли для начала погрузки требуются погрузчик и порожний самосвал. Время погрузки распределено экспоненциально с математическим ожиданием 14 мин для 1-го погрузчика и 12 мин для второго.
После того как самосвал загружен, он уезжает к месту разгрузки, разгружается и вновь возвращается на погрузку. Время нахождения самосвала в пути распределено нормально, причем в загруженном состоянии он тратит на дорогу в среднем 22 мин, а в порожнем - 18 мин. Среднеквадратичное отклонение в обоих случаях равно 3 мин. Время разгрузки распределено равномерно на интервале от 2 до 8 мин. После погрузки каждого самосвала погрузчик должен "отдыхать" в течение 5 мин, а затем вновь может приступать к погрузке. Работа системы анализируется в течение 8 ч, причем все операции, начавшиеся в конце этого периода, должны быть завершены до окончания имитационного прогона.
Цель моделирования - определить следующее:
1. Число обслуженных самосвалов погрузчиками
2. Число выданных бульдозером куч
3. Длины очередей погрузчиков
4. Степень загрузки обслуживающих устройств
Концептуальная модель
Рассматриваемая система включает в себя следующие объекты:
1. бульдозер - сгребает землю к погрузчикам;
2. погрузчик - загружает в самосвал кучи земли, подготовленные бульдозером;
3. самосвал - машина, которая отвозит землю от места загрузки, разгружается там и возвращается обратно;
4. кучи - количество подготовленных к погрузке куч земли.
|
Объект |
Атрибуты |
|
|
Бульдозер |
Время сгребания кучи земли - случайная величина, определяющая время, необходимое бульдозеру, чтобы сгрести кучу земли |
|
|
Погрузчик |
Признак занятости - отражает тот факт, что данный погрузчик сейчас загружает самосвал Время погрузки - случайная величина, распределенная экспоненциально с заданным математическим ожиданием |
|
|
Кучи |
Число пар куч - отражает то количество пар куч, которое сейчас доступно для погрузки |
|
|
Самосвал |
Признак занятости - отражает тот факт, что данный самосвал сейчас занят (загружается, едет на разгрузку или возвращается, "отдыхает") Время нахождения самосвала в пути в порожнем состоянии - случайная величина, определяющая время нахождения самосвала в пути Время нахождения самосвала в пути в загруженном состоянии - случайная величина, определяющая время нахождения самосвала в пути Время отдыха - время, которое самосвал отдыхает после очередного рейса |
Разработка библиотеки функциональных блоков
Концептуальная модель системы
Функциональные основные блоки для построения модели автогрузовых перевозок
Наименование: Бульдозер.
Назначение: Создает (генерирует) поток событий с заданным распределением интервалов времени между ними. Используется для имитации подготовки куч бульдозером.
|
Изображение: |
Описание входов: отсутствуют
Описание выходов:
· Единственный выход представляет собой моменты времени, когда бульдозер сгребает очередные две кучи.
моделирование автогрузовая перевозка программный
Состояния элемента: Элемент может находиться либо в состоянии отсчета запланированного времени подготовки очередной кучи, либо в состоянии индикации этого события (генерация выходного импульса) и немедленного планирования времени следующего события.
События, на которые реагирует элемент: Элемент не реагирует на внешние события. Единственное внутренне событие, вызывающее его реакцию - наступление времени свершения очередного события (сгребание 2 куч).
Алгоритм функционирования: После отсчета блоком "задержка" заданного интервала времени, на выход подается импульс (сигнал о том, что появились две сгребенные кучи) и перезапускается генератор случайной величины, распределенной по эрланговскому закону распределения.
|
Блок-схема модели: |
Параметры, устанавливаемые пользователем:
· математическое ожидание распределения между временем сгребания 2 куч.
|
Окно установки параметров: |
|
Наименование: Кучи.
Назначение: Предназначен для организации накопления куч.
|
Изображение: |
Описание входов:
· Поступающие заявки, то есть импульсы, генерируемые блоком "Бульдозер".
· Погруженные кучи.
Описание выходов:
· Число готовых пар куч, доступных в текущий момент времени.
Состояния элемента: Элемент находится в стационарном состоянии обработки поступающих импульсов (пар куч).
События, на которые реагирует элемент: Элемент реагирует на поступление новых пар куч.
Алгоритм функционирования: Поступающая пара куч (на первый вход подается сигнал 1) суммируется с текущим количеством куч за вычетом отгруженных куч (вход 2) и результат формируется на единственном выходе.
|
Блок-схема модели: |
Параметры, устанавливаемые пользователем:
· Нет.
Наименование: Самосвал.
Назначение: Перевозка земли от карьера к месту доставки.
|
Изображение: |
Описание входов:
· Сигнал загрузки от погрузчика.
Описание выходов:
· Признак занятости.
· Признак начала отъезда после загрузки.
Состояния элемента: Элемент может находиться либо в состоянии "свободен", когда самосвал может приступить к погрузке, либо в состоянии "занят", когда самосвал находится или на пути на разгрузку или возвращается на погрузку порожний.
События, на которые реагирует элемент: Элемент реагирует на сигнал начала загрузки от погрузчика.
Алгоритм функционирования: На вход (s) от погрузчика поступает сигнал на загрузку. Интегратор заявок со сбросом определяет, свободен ли самосвал. Если да, то на выход (-) поступает 1 от входа (s) - так вычитается пара куч из общего числа и на выход (busy) поступает 1, что показывает что самосвал занят. Если самосвал занят, то на выход (-) поступает 0 и текущий сигнал на загрузку от погрузчика переходит к следующему самосвалу.
|
Блок-схема модели: |
Параметры, устанавливаемые пользователем:
· Среднее время в дороге с грузом (математическое ожидание, отклонение).
· Среднее время в дороге без груза (математическое ожидание, отклонение).
· Время разгрузки (минимальное и максимальное значение).
|
Окно установки параметров: |
Наименование: Погрузчик.
Назначение: Производит погрузку куч на самосвалы.
|
Изображение: |
Описание входов:
· Очередь куч на погрузку от бульдозера.
· Сигнал разрешения на погрузку.
Описание выходов:
· Признак занятости погрузчика.
· Сигнал завершения погрузки.
· Сигнал принятия на погрузку очередных двух куч.
Состояния элемента: Элемент может находиться в трех состояниях. Погрузчик может заниматься погрузкой, отдыхать после погрузки или быть в состоянии "готов к погрузке".
События, на которые реагирует элемент: Элемент реагирует на сигнал "разрешение погрузки" (первый вход) и на изменение состояния количества куч для погрузки (второй вход).
Алгоритм функционирования: Погрузчик начнет работу при соблюдении 3 условий: он свободен, в наличии свободные кучи для погрузки и есть свободный самосвал для погрузки. Генератор времени погрузки "Время" и задержка отвечают за обеспечение эмуляции времени работы. После погрузки погрузчик еще находится в состоянии "занят" в течении времени после погрузочного отдыха. После этого идет сброс интегратора и погрузчик переходит в состояние "свободен". Во время погрузки или в отдых на выход (b) подается сигнал "занят".
|
Блок-схема модели: |
Параметры, устанавливаемые пользователем:
· Среднее время погрузки в минутах
· Время отдыха после погрузки
|
Окно установки параметров: |
Вспомогательные функциональные блоки для построения основных функциональных блоков модели автогрузовых перевозок
Наименование: Задержка.
Назначение: Осуществляет задержку на заданный интервал времени.
|
Изображение: |
Описание входов:
· Отсчитываемый временной интервал.
· Импульс, длиной в один шаг интегрирования, представляющий собой время (в единицах интегрирования модели), через которое необходимо выдать импульс.
Описание выходов:
· Импульс, длиной в один шаг интегрирования, означающий, что заданный интервал времени истек.
Состояния элемента: Элемент находится в состоянии задержки на заданный интервал времени.
События, на которые реагирует элемент: Реагирует на поступление синхроимпульса.
Алгоритм функционирования: Осуществляется задержка до тех пор, пока значение непрерывного времени, прошедшего с поступления синхроимпульса не станет равной заданному временному интервалу. При достижении нуля интегратором, блок "Hit Crossing" выдает единичный выходной импульс (длительностью в один шаг интегрирования), который и символизирует об окончании отсчета временного интервала.
|
Блок-схема модели: |
Параметры, устанавливаемые пользователем: нет.
Наименование: Интегратор заявок со сбросом.
Назначение: Интегрирование заявок и возможность сброса (обнуления).
|
Изображение: |
Описание входов:
· Интегрируемая заявка.
· Сигнал сброса интегратора.
Описание выходов:
· Результат интегрирования.
Состояния элемента: Элемент находится в состоянии запоминания предыдущего значения результата, либо в состоянии обнуления (пои ненулевом значении сигнала на втором входе).
События, на которые реагирует элемент: Входная величина, сигнал сброса.
Алгоритм функционирования: Значение на выходе элемента "Memory1" (задержка на один шаг интегрирования) складывается с текущим значением входной величины. Результат сложения на следующем шаге появляется на выходе. В случает ненулевой входной величины на втором входе, текущее значение интегратора умножается на ноль, тем самым сбрасывая (обнуляя) значение на выходе интегратора.
|
Блок-схема модели: |
Параметры, устанавливаемые пользователем: нет.
Наименование: Интегратор заявок.
Назначение: Интегрирование заявок.
|
Изображение: |
Описание входов:
· Интегрируемая заявка.
Описание выходов:
· Результат интегрирования.
Состояния элемента: Элемент находится в состоянии запоминания предыдущего значения результата.
События, на которые реагирует элемент: Входная величина.
Алгоритм функционирования: Значение на выходе элемента "Memory1" (задержка на один шаг интегрирования) складывается с текущим значением входной величины. Результат сложения на следующем шаге появляется на выходе.
|
Блок-схема модели: |
Параметры, устанавливаемые пользователем: отсутствуют
Структурная модель системы
Блок-схема модели
Описание модели
Модель работы автогрузовых перевозок состоит из "Бульдозеров", "Куч", "Погрузчиков" и "Самосвалов". Бульдозер начинает сгребать кучи земли. Они парами (т.к. загрузка осуществляется парами куч) встают в очередь. Далее из очереди погрузчики начинают грузить кучи на самосвалы. Погрузчики после этого отдыхают некоторое время. Самосвалы же после разгрузки возвращаются порожними и снова встают на разгрузку. Если погрузчик свободен, он готов к погрузке и ищет свободный самосвал. Он обращается к первому. Если он свободен, идет погрузка, иначе заявка переходит ко второму. Если свободных самосвалов нет, погрузчик ждет первого свободного.
Основные параметры, отслеживаемые в примере, является количество обслуженных самосвалов каждым погрузчиком.
Разработка плана экспериментов
Для получения интегральных характеристик системы (см. Задание), принимая во внимание широкое использование случайных величин, необходимо провести целый ряд экспериментов (имитационных прогонов) и усреднение результатов при параметрах модели, указанных в задании.
При проведении экспериментов будут установлены следующие параметры:
|
Время интегрирования (мин) |
480 (8 часов) |
|
|
Метод интегрирования |
Dormand-Prince (ode45) |
|
|
Шаг интегрирования |
Variable, auto; 0.02 max |
|
|
Число погрузчиков |
2 |
|
|
Время погрузки первого погрузчика (мин) |
14 |
|
|
Время погрузки первого погрузчика (мин) |
12 |
|
|
Число самосвалов |
4 |
|
|
Время на дорогу в загруженном состоянии (мин) |
22 |
|
|
Время на дорогу в порожнем состоянии (мин) |
18 |
|
|
Время отдыха погрузчика (мин) |
5 |
В ходе имитации будут определены следующие измеряемые величины:
· Количество генерируемых куч
· Количество погруженных самосвалов первым погрузчиком
· Количество погруженных самосвалов вторым погрузчиком
· Простой погрузчиков
Результаты имитационных экспериментов
|
№ п/п |
Погружено первым |
Погружено вторым |
|
|
1 |
22 |
19 |
|
|
2 |
20 |
18 |
|
|
3 |
26 |
21 |
|
|
4 |
16 |
18 |
|
|
5 |
20 |
17 |
Расчет характеристик системы
Графики процессов
Число куч
Выводы
В ходе курсовой работы была проанализирована и смоделирована в среде simulink работа системы автогрузовых перевозок. Были изучены и применены на практике приемы работы со средой моделирования и с программным комплексом Mat LAB в целом. Так же были рассчитаны заданные параметры системы.
Полученные результаты показывают, что совершенствование модели, нецелесообразно (по крайней мере на данном этапе), так как это не приведет к значительному экономическому эффекту от оптимизации.
Приложение
Подсистемы основных библиотечных блоков
|
Самосвал: Subsystem Подсистема для генерации нормально распределенных случайных величин. MATLAB Function: random ('norm', OR1 (1),DOR1 (2)) +random (""'norm', DOR2 (1),DOR2 (2)) +random ('unif', RAZ (1),RAZ (2)) |
|
|
|
Бульдозер: Subsystem Подсистема случайных величин, распределенных по эрланговскому закону распределения. MATLAB Function: random ('exp', AW) + random ('exp', AW) |
|
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Концептуальные разработки моделируемой системы, основные требования к ней. Разработка библиотеки функциональных блоков. Структурная модель системы. Результаты имитационных экспериментов. Расчет характеристик системы и графики происходящих процессов.
контрольная работа [390,8 K], добавлен 28.10.2013Основные и вспомогательные функциональные блоки для построения модели "Психиатрическая больница". Цели моделирования, концептуальная и структурная модель системы, расчет ее характеристик. Разработка плана экспериментов для определения необходимых величин.
курсовая работа [587,6 K], добавлен 28.10.2013Описание моделируемой системы. Структурная схема модели системы. Q-схема системы и её описание. Математическая модель и укрупнённая схема моделирующего алгоритма. Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик.
курсовая работа [46,7 K], добавлен 02.07.2011Моделирование системы разгрузки, поступления в хранилище и переработки нефти. Исследование начальных условий имитации работы флота, состоящего из 15 танкеров. Разработка библиотеки функциональных блоков. Анализ результатов имитационных экспериментов.
курсовая работа [376,0 K], добавлен 28.10.2013Расчет параметров моделирования в системе Fortran. Описание алгоритма и математической модели системы, их составляющих. Моделирование шума с заданной плотностью распределения вероятностей. Выполнение моделирования работы системы при входном сигнале N(t).
курсовая работа [896,3 K], добавлен 20.06.2012Моделирующие программы системы GPSS WORLD. Блоки и транзакты - типы объектов системы. Событийный метод моделирования. Проект моделирования работы в библиотеке, его анализ с помощью среды GPSS WORLD. Описание процесса и метода моделирование системы.
курсовая работа [227,4 K], добавлен 16.08.2012Метод имитационного моделирования, построение программа на языке GPSS\PS. Укрупненная схема моделирующего алгоритма. Математическая модель и ее описание. Возможные улучшения в работе системы. Результаты моделирования оптимизации работы поликлиники.
курсовая работа [148,6 K], добавлен 29.06.2011Моделирование и анализ процесса помещения больных в больницу, их типы и время обслуживания. Разработка библиотеки функциональных блоков: входной поток больных, приемное отделение, сопровождение, регистратура, лаборатория. Структурная модель системы.
курсовая работа [367,6 K], добавлен 28.10.2013Структурная схема модели системы, временная диаграмма, блок-схема моделирующего алгоритма, математическая модель, описание машинной программы решения задачи, результаты моделирования. Сравнение имитационного моделирования и аналитического расчета.
курсовая работа [209,7 K], добавлен 28.06.2011Обзор 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
