Особенности формализации процессов функционирования систем на базе А-схем

А-схемы представляются в виде кусочно-линейных агрегатов (КЛА) и позволяют описать достаточно широкий класс процессов дающих возможность построения на их основе не только имитационных, но и аналитических моделей. А-схемы рассматривается как объект, который в каждый момент времени характеризуется внутренними состояниями ; в изолированные моменты времени на вход агрегата А могут поступать входные сигналы ,а с его выхода могут сниматься выходные сигналы . Класс КЛА выделяется с помощью конкретизации структуры множеств Z, X, Y, т. е. пространств состояний, входных н выходных сигналов соответственно, а также операторов переходов V, U, W и выходов G.

если мы хотим описать процесс функционирования прибора обслуживания как КЛА, то основное состояние будет соответствовать числу заявок в приборе (П) [в накопителе (Н) и канале (К)], а вектор дополнительных координат будет содержать информацию о длительности пребывания заявки, ее приоритетности и др., т. е. ту информацию, значение которой необходимо для описания процесса z(t).

Основные преимущества агрегативного подхода состоят в том, что в руки разработчиков моделей и пользователей дается одна и та же формальная схема, т. е. А-схема. Это позволяет использовать результаты математических исследований процессов, описывающих функционирование агрегативных систем, при создании моделирующих алгоритмов и их программной реализации на ЭВМ. В настоящее время имеются разработки математического обеспечения, в основу которого положен агрегативный подход. Но при этом у пользователя всегда должна оставаться свобода в переходе от концептуальной к формальной модели. Таким образом, имеется возможность многовариантного представления процесса функционирования некоторой системы S в виде модели М, построенной на основе А-схем.

В основу моделирующего алгоритма А-схемы положен принцип просмотра состояний модели в моменты скачков, т. е. «принцип δz» («принцип особых состояний»). Работа такого блока сводится к выбору типа агрегата (А^Е, А^к, А^н, Л^р и А^с), для которого реализуется дальнейшее «продвижение» при моделировании.

В схеме моделирующего алгоритма, имитирующего воздействие на систему S внешней среды Е, определяется, какое событие имело место, поступление или выдача сигнала из внешней среды, т. е. заявки входного потока в А-схему. При наступлении времени выдачи заявки она выдается в А-схему и генерируется интервал времени между моментом поступления новой заявки, при этом учитываются схемы моделирующих алгоритмов, имитирующих работу всех агрегатов. Работа этих схем полностью соответствует описанию процесса функционирования агрегатов. А также учитывается работа схем агрегатов выполняющих вспомогательные функции сопряжения всех агрегатов. Они реализуют взаимодействие основных агрегатов, разрешая или запрещая передачу сигналов между ними в зависимости от ситуации с учетом правил обмена сигналами в А-схеме. При этом в схемах предусмотрено тестирование ошибок, связанных с нарушением при задании исходных данных этих правил обмена сигналами в А-схеме.

Применение агрегативного подхода при моделировании систем дает ряд преимуществ по сравнению с другими, менее универсальными подходами.

Так, агрегативный подход в силу модульной структуры модели и дискретного характера обмена сигналами дает возможность использовать внешнюю память ЭВМ для хранения сведений о моделируемых объектах, что в значительной степени снижает ограничения по сложности, возникающие при попытке представить процесс функционирования моделируемой системы S в целом как последовательность взаимосвязанных системных событий для записи его в виде моделирующего алгоритма или на языке имитационного моделирования.

объем программ имитации мало зависит от сложности моделируемого объекта, которая определяет лишь число операций, требуемых для реализации машинной модели М_м и объем памяти, необходимый для хранения сведений об агрегатах и их связях.

При агрегативном подходе возникают и некоторые трудности, связанные с организацией диалога пользователя с имитационной системой, так как представление моделируемой системы в виде А-схемы предполагает и структуризацию в соответствующем виде входных данных. Следовательно, пользователь, как и разработчик модели М_м должен владеть языком агрегативных систем для решения своих задач.

В перспективе агрегативный подход создает основу для автоматизации машинных экспериментов. Такая автоматизация может полностью или частично охватывать этапы формализации процесса функционирования системы S, подготовки исходных данных для моделирования, планирования и проведения машинных экспериментов, обработки и интерпретации результатов моделирования. Процесс автоматизации моделирования будет постепенным и поэтапным. Решение задачи автоматизации создает перспективы применения моделирования в качестве инструмента для повседневной работы инженера системотехника в сфере проектирования и эксплуатации информационных систем, систем сбора и обработки информации, систем автоматизации проектирования, систем автоматизации научных исследований и комплексных испытаний и т. д.