Область применения инструментария
является автоматизация исследований и разработки сложных динамических систем, таких как системы управления технологическими комплексами и процессами.
Вместе с тем возможна его адаптация для работы в других предметных областях.
Основные этапы, составляющие процесс исследований.
Этап создания первичной модели
На этом этапе на основании априорной информации о проектируемой или исследуемой системе изготовляется ее изначальная (первичная) модель.
В случае реального существования исследуемой системы она строится на основе сбора информации ее структуре и свойствах.
При проектировании системы первичная модель строится на основе имеющихся данных о принципах построения систем конкретных классов. В этом случае проектировщик на основе личного опыта изготовляет первичную модель - прототип разрабатываемой системы.
Этап формализации первичной модели.
На этом этапе происходит преобразование полученной на этапе 1 модели к виду, пригодному для работы с инструментарием.
Благодаря реализации в нем принципов сборочного моделирования, в большинстве случаев формализация модели производится достаточно просто.
Сначала производится декомпозиция первичной модели на отдельные элементы, модели которых имеют прототипы в библиотеке элементов моделей инструментария.
Затем выявляются все элементы исследуемой системы, не имеющие прототипов в этой библиотеке.
При помощи средств генерации новых элементов для них создаются специализированные компоненты, которые могут быть занесены в соответствующие библиотеки.
В дальнейшем будем называть элементы структуры моделей типовыми элементами структуры или ТЭС.
Наконец, при помощи инструментария создаются файлы, отражающие структуру формализованной модели.
Под структурой здесь и далее будем понимать совокупность сведений об ТЭС, составляющих модель, связях между ними, связях с другими моделями и некоторую дополнительную информацию, хранимую на магнитных носителях.
3) Этапы подготовки к моделированию и моделирования.
Сущность данных этапов заключается в получении данных о работе исследуемой системы путем постановки машинного эксперимента.
На этапе подготовки к моделированию пользователь должен определить, какие именно данные о работе исследуемой системы он хочет получить.
Для этого он должен ввести соответствующую информацию в структуру исследуемой системы.
Кроме того, на этом этапе он должен определить параметры моделирования, такие, как начальное и конечное время, шаг моделирования, способ представления результатов.
Этап моделирования состоит в постановке машинного эксперимента, результаты которого передаются в подсистему отображения результатов моделирования.
4) Этап оценки результатов моделирования.
На этом этапе пользователь производит просмотр и оценку данных, полученных в результате моделирования, что дает ему возможность сделать выводы о работоспособности проектируемой или исследуемой системы при конкретных условиях, а также пути их дальнейшей модификации.
Результаты представляются в удобном для пользователя виде, дающем возможность быстрого распознавания динамики исследуемых процессов.
При параметрической модификации системы производится ее параметрическая оптимизация, сущность которой заключается в подборе таких значений варьируемых параметров ТЭС, при котором исследуемая система работает наилучшим образом.
Модификация структуры системы связана со структурной оптимизацией, направленной на достижение оптимальной ее работы посредством выбора ее структуры.
Разумеется, для принятия решений о совершенствовании исследуемой системы, пользователь должен отчетливо представлять комплекс требований к ней и обладать некоторым опытом в предметной области, с ней связанной.
5) Этапы проведения экспериментов.
Смысл этапов проведения эксперимента заключается в многократном повторении описанных ранее этапов 3 и 4.
При решении задачи анализа динамики исследуемой системы пользователь перед каждым из этапов моделирования может производить изменения значений ее входных параметров для изучения ее работы в различных условиях.
При синтезе системы пользователь может производить ее структурную и параметрическую оптимизацию путем модификации ее модели. Этапы проведения экспериментов выполняются несколько раз и заканчиваются при достижении цели исследований.
6) Этап автоматической оптимизации.
Этот этап позволяет находить оптимальные значения варьируемых параметров отдельных ТЭС путем использования специализированной подсистемы оптимизации.
От пользователя требуется внести необходимые данные в структуру модели и настроить подсистему оптимизации.
При оптимизации в автоматическом режиме несколько раз производится выполнение моделирования, перед которым подсистема оптимизации вставляет в структуру исследуемой системы вычисляемые по особому алгоритму данные.
В результате производится параметрическая оптимизация исследуемой системы. Критерий оптимизации должен быть задан пользователем в процессе настройки подсистемы оптимизации. Этап автоматической оптимизации может выполняться неоднократно в процессе выполнения этапов проведения эксперимента.
7) Этап документирования результатов экспериментов.
Заключается в подготовке документов, отражающих проделанную исследователем работу и в сохранении этих документов в архиве результатов исследований.
8) Этап расширения инструментария пользователем.
Этот этап производится случаях, когда необходимо значительное наращивание библиотек ТЭС,
создание групповых элементов структуры (ГЭС), представляющих собой системы из ТЭС, объединенные в функциональные блоки, создание библиотек шаблонов моделей.
Как правило, такая задача возникает при необходимости адаптации системы для работы в конкретной предметной области. Для облегчения этих операций в инструментарии существуют специальные средства.
Схема функциональной структуры системы
