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.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

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,...