شبیه سازی سیستم های گسسته پیشامد

شبیه سازی سیستم های گسسته پیشامد

اسلاید 1: شبيه سازي سيستمهاي گسسته پیشامد اصول کلی و زبانهای شبیه سازی کامپیوتری

اسلاید 2: هدف: بررسی روشهای مدلسازی سیستمهای پیچیده از طریق شبیه سازی سیستمهای گسسته پیشامد راهکار: استفاده از زبانهای برنامه نویسی زبانهای برنامه نویسی: - زبانهای برنامه نویسی پردازش گرا (زبانهای خاص شبیه سازی مثل GPSS) - زبانهای برنامه نویسی زمان گرا (زبانهای همه منظوره مثل FORTRAN)

اسلاید 3: مفاهیم شبیه سازی گسسته پیشامد: - سیستم - مدل - حالت سیستم - نهاد - ویژگی - مجموعه (فهرست ، صف یا زنجیره) - پیشامد (شرطی و اساسی) - فعالیت (انتظار نامشروط) - تاخیر (انتظار مشروط) - سیستمهای پویا - متغیر زمان (CLOCK)

اسلاید 4: اجزای مدل شبیه سازی گسسته پیشامد: - حالت های سیستم: - نهادها: مشتری ها و خدمت دهنده ها - پیشامدها: پیشامد ورود پیشامد خدمتدهی توسط هابیل پیشامد خدمتدهی توسط خباز - فعالیتها: مدت بین دو ورود (جدول 2-11) مدت خدمتدهی هابیل (جدول 2-12) مدت خدمتدهی خباز (جدول 2-13) - تاخیر: انتظار در صف برای گرفتن خدمت بررسی مجدد مثال سیستم صف دو ورودی: اتو رستورانتعداد خودروهای در حال انتظار در لحظه t : شاخص بیکار یا مشغول بودن هابیل در لحظه t : شاخص بیکار یا مشغول بودن خباز در لحظه t :

اسلاید 5: بررسی مجدد مثال سیستم صف دو ورودی: اتو رستورانسوالات مطرح در شبيه سازي: - تاثير هر پيشامد - چگونگي تعريف پيشامدها - پیشامدهاي آغاز و پايان هر تاخير - تعريف سيستم در زمان صفر تصوير سيستم: تصوير سيستم در هر لحظه (CLOCK=t) شامل اطلاعات سيستم در آن لحظه مي باشد از قبيل: - حالت سيستم در لحظه t - ليست پيشامدهاي آتي - ليست فعاليتهاي جاري و زمان پايان آن - وضعيت نهادها و اعضاي مجموعه ها - آمار تجمعي و مقدار شمارشگرها

اسلاید 6: نمونه تصوير سيستم در زمان شبيه سازي t

اسلاید 7: ليست پيشامدهاي آتي (FEL): شامل كليه پيشامدهاي از پيش برنامه ريزي شده و زمانهاي مربوط به آنها با ترتيب زمان وقوع پيشامد

اسلاید 8: الگوريتم زمانبندي پيشامدها و جلوبري زمان: 1- خروج پيشامد قريب الوقوع از FEL 2- تنظيم CLOCK به زمان پيشامد قريب الوقوع 3 - اجراي پيشامد قريب الوقوع و بروز رساني حالت سيستم، ويژگي نهادها و اعضاي مجموعه ها 4 - توليد پيشامدهاي آتي در صورت وجود و درج آنها در موقعيت صحيح FEL 5 – بروز رساني آمار تجمعي و شمارشگرها خارج كردن پيشامدهاي قريب الوقوع از FEL و افزودن پيشامدهاي آتي به آن

اسلاید 9: روشهاي تعيين موقعيت صحيح يك پيشامد در ليست FEL: - انجام جستجوي از بالا به پايين - انجام جستجوي از پايين به بالا - استفاده از ليست مرتب نشده و جستجوي كامل به ازاي هر بار جلوبري زمان - تعريف سيستم در زمان صفر حالت سيستم در زمان صفر: تصوير سيستم در لحظه صفر (CLOCK=0) با مشخص كردن شرايط اوليه و توليد پيشامدهاي برونزا

اسلاید 10: روش خودراه انداز: توليد رشته اي از وروديهاي خارجي بر اساس زمان جاري

اسلاید 11: روشهاي اختتام شبيه سازي پيشامد: الف – زمانبندي پيشامد پايان اجرا در آينده (TE) در زمان صفر (زمان شبيه سازي: [0,TE]) ب – تعيين مدت اجرا (TE) توسط خود عمليات شبيه سازي (زمان وقوع پيشامد E) پيشامد پايان اجرا: هر شبيه سازي بايد داراي يك پيشامد پايان اجرا باشد (E) روش الف: استراتژي زمان گرا و روش ب :استراتژي پردازش گرا

اسلاید 12: استراتژي زمان گرا: - شبيه سازي دستي - شبيه سازي با زبانهاي برنامه نويسي همه منظوره نظير FORTRAN و SIMSCRIPT استراتژي پردازش گرا: - شبيه سازي با زبانهاي برنامه نويسي نظير GPSS ،SLAM وII SIMSCRIPT

اسلاید 13: - حالت سیستم: - نهادها: - - پیشامدها: پیشامد ورود (A) پیشامد ترك (D) پیشامد پايان اجرا (E): 60 دقيقه - فعالیتها: مدت بین دو ورود (جدول 2-6) مدت خدمتدهی (جدول 2-7) - تاخیر: مدت انتظار مشتري در صف شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: سیستم صف تك ورودیتعداد مشتريان در صف انتظار در لحظه t : تعداد مشتريان در حال خدمت گيري در لحظه t : اجزای مدل شبیه سازی صف تك ورودي (مثال فروشگاه مواد غذايي):

اسلاید 14: شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: سیستم صف تك ورودی

اسلاید 15: شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: سیستم صف تك ورودی

اسلاید 16: شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: سیستم صف تك ورودی

اسلاید 17: شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: سیستم صف تك ورودی

اسلاید 18: - نهادها: مشتری Ci كه در زمان t وارد شده (Ci,t), - پیشامدها: پیشامد ورود مشتري Ci در زمان t (A,t,Ci), پیشامد ترك مشتري Ci در زمان t (D,t,Cj), پیشامد پايان اجرا (E): 60 دقيقه - فعالیتها: مدت بین دو ورود (جدول 2-6) مدت خدمتدهی (جدول 2-7) - تاخیر: مدت انتظار مشتري در صف - مجموعه: زمان ورود تمام مشتريان حاضر در سيستم به ترتيب ورود آنها شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: سیستم صف تك ورودیهدف: تعيين ميانگين مدت پاسخ و ميانگين نسبت مشترياني كه 4 دقيقه يا بيشتر در سيستم مي مانندبنابراين: معرفي مدل مشتري به عنوان يك نهاداجزای مدل شبیه سازی صف تك ورودي (مثال فروشگاه مواد غذايي):

اسلاید 19: شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: سیستم صف تك ورودی

اسلاید 20: مدت پاسخ مشتري C4: ‍‍ = مدت پاسخ CLOCK – ويژگي زمان ورودمتوسط مدت پاسخ: 6 = 15 - 21 = مدت پاسخ = متوسط مدت پاسخ S / ND = 75/3 = 4: 15مجموع مدتهاي پاسخ كل مشترياني كه سيستم را ترك كردند: Sمجموع تعداد مشترياني كه كه 4 دقيقه يا بيشتر در سيستم مي مانند: Fمجموع كل مشترياني كه سيستم را ترك كردند: NDنسبت مشترياني كه 4 دقيقه يا بيشتر در سيستم ماندند: = نسبت مشتريان F / ND = 75/0 = 4: 3شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: سیستم صف تك ورودی

اسلاید 21: شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: مسئله كاميونهاتعريف مسئله: 6 كاميون حمل زغال از يك معدن توسط يكي از دو دستگاه بارگيري بار گرفته و سپس توزين مي گردد تا طي انجام يك سفر، بار را به مقصد رسانده و جهت بارگيري مجدد به صف بازگردد.هدف: برآورد درصد مدت اشتغال هر دستگاه بارگيري و دستگاه توزين

اسلاید 22: - حالت سیستم: - نهادها: شش كاميون (DT1,…,DT6) - پیشامدها: پیشامد ورود كاميون i در زمان t به صف بارگيري (ALQ,t,DTi) پیشامد اتمام بارگيري كاميون i در زمان t (EL,t,DTi) پیشامد اتمام توزين كاميون i در زمان t (EW,t,DTi) - مجموعه ها: صف بارگيري كاميونها به ترتيب ورود صف توزين كاميونها به ترتيب ورود - فعالیتها: مدت بارگيري ، مدت توزين و مدت سفر - تاخیر: مدت انتظار در صف بارگيري و مدت انتظار در صف توزين شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: مسئله كاميونهاتعداد كاميونها در صف بارگيري در لحظه t : تعداد كاميونها در حال بارگيري در لحظه t : اجزای مدل شبیه سازی:تعداد كاميونها در صف توزين در لحظه t : تعداد كاميونها در حال توزين در لحظه t :

اسلاید 23: شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: مسئله كاميونها

اسلاید 24: شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: مسئله كاميونها

اسلاید 25: شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: مسئله كاميونهاشرايط اوليه مسئله: در زمان صفر 5 كاميون در قسمت بارگيري و يك كاميون در قسمت توزين است.فرضيات مسئله: - مدت سفر از بارگيري به توزين صفر فرض مي گردد. - مدتهاي بارگيري، توزين و سفر طبق توزيع هاي جداول 3-3 ، 3-4 و 3-5 مي باشد.

اسلاید 26: شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: مسئله كاميونها

اسلاید 27: شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: مسئله كاميونها

اسلاید 28: شبيه سازي دستي با استفاده از زمانبندي پيشامدها: مسئله كاميونهامتوسط بهره برداري از هر دستگاه بارگيري: ‍‍ = متوسط بهره برداري از هر دستگاه بارگيري (BL/2)/tمتوسط بهره برداري از دستگاه توزين : 32/0 = (76:(2:49)) = متوسط بهره برداري از هر دستگاه بارگيري = متوسط بهره برداري از دستگاه توزين BS / t = 1 = 76 : 76مجموع مدت اشتغال هر دو دستگاه بارگيري از زمان صفر تا زمان جاري : BLمجموع مدت اشتغال دستگاه توزين از زمان صفر تا زمان جاري : BS

اسلاید 29: زبانهای برنامه نويسي براي شبیه سازی سيستمهاي گسسته پيشامد

اسلاید 30: زبانهاي برنامه نويسي براي شبيه سازي كامپيوتري: FORTRANمشخصات: - زبان برنامه نويسي سطح بالا و همه منظوره - زبان برنامه نويسي علمي - در دسترس و شناخته شده - لزوم پياده سازي كليه الگوريتم شبيه سازي توسط برنامه نويس - لزوم تهيه زيربرنامه براي اجزاي مدل - انعطاف پذيري و قدرت تغيير بالا - پيچيدگي زياد - دشواري عيب يابي و اصلاحات - كدنويسي طولاني - مناسب براي شبيه سازي با ديد زمانبندي پيشامدها

اسلاید 31: ساختار كلي برنامه شبيه سازي با ديد زمانبندي پيشامدهاپياده سازي مدل با استفاده از زيربرنامه ها شامل اجزاي ذيل: - CLOCK - زيربرنامه راه اندازي - زيربرنامه جلوبري زمان - زيربرنامه زمانبندي - زيربرنامه پيشامدها - زيربرنامه مولد مقادير تصادفي - برنامه اصلي - زيربرنامه گزارش گيري و تحليل آمار

اسلاید 32: ساختار كلي برنامه شبيه سازي با ديد زمانبندي پيشامدها

اسلاید 33: ساختار كلي برنامه شبيه سازي با ديد زمانبندي پيشامدها

اسلاید 34: ساختار كلي برنامه شبيه سازي با ديد زمانبندي پيشامدها

اسلاید 35: ساختار كلي برنامه شبيه سازي با ديد زمانبندي پيشامدها

اسلاید 36: زبانهاي برنامه نويسي براي شبيه سازي كامپيوتري: GASPمشخصات: - زبان برنامه نويسي مبتني بر شبيه سازي به روش زمانبندي پيشامدها - مجموعه اي از زيربرنامه هاي آماده نوشته شده به زبان FORTRAN - وجود زيربرنامه كلي براي اجزاي مدل - انعطاف پذيري و تغييرات محدود - سادگي استفاده - سهولت عيب يابي و اصلاحات - كدنويسي مختصر - مناسب براي شبيه سازي با ديد زمانبندي پيشامدها

اسلاید 37: زبانهاي برنامه نويسي براي شبيه سازي كامپيوتري: SIMSCRIPTمشخصات: - زبان برنامه نويسي سطح بالا - زبان برنامه نويسي براي شبيه سازي گسسته پيشامد - وجود زيربرنامه هاي لازم براي اجزاي مدل - انعطاف پذيري و قدرت تغيير مناسب - سادگي و مشابهت دستورات به افعال زبان انگليسي - سهولت عيب يابي و اصلاحات - نگهداري مجموعه وسيعي از متغيرها بصورت خودكار - مناسب براي شبيه سازي با ديد زمانبندي پيشامدها - مناسب براي شبيه سازي با ديد پردازش گرا

اسلاید 38: زبانهاي برنامه نويسي براي شبيه سازي كامپيوتري: GPSSمشخصات: - زبان ساختاربندي شده براي شبيه سازي - زبان برنامه نويسي مناسب براي شبيه سازي سيستمهاي صف - ايجاد دياگرام بلوكي براي شرح سيستم - اجراي شبيه سازي براساس فرآيندها (زمانبندي پيشامدها مخفي است) - آساني فراگيري - سادگي پياده سازي مدلهاي پيچيده - دشواري مدلسازي يستمهاي خاص - كدنويسي بسيار مختصر - دشواري محاسبات عددي و منطقي پيچيده - فقدان مولد اعداد تصادفي دروني - مناسب براي شبيه سازي با روش پردازش گرا

اسلاید 39: زبانهاي برنامه نويسي براي شبيه سازي كامپيوتري: SLAMمشخصات: - زبان برنامه نويسي سطح بالا - زبان برنامه نويسي مبتني بر FORTRAN - مناسب براي شبيه سازي با ديد زمانبندي پيشامدها پردازش گرا و حتي تركيبي - شباهت به GASP در بخش زمانبندي پيشامدها - شباهت به GPSS در بخش پردازش گرا

اسلاید 40: زبانهاي برنامه نويسي براي شبيه سازي كامپيوتري: SIMULINK- زبان برنامه نويسي و ابزاري قدرتمند جهت تهيه برنامه هاي كاربردي( Application Programs)فراگير- امكان استفاده از جعبه ابزارها(Tool Boxes) ، بلوكها (Block Sets) و كتابخانه ها (Libraries)- امكان لينك با ساير زبانهاي برنامه نويسي از قبيل C ، فورترن ، جاوا و . . .- سازگار با محيط سيستم عاملهاي مختلف از جمله انواع Windows و Linux نشر 13 نسخه 5/6 بسته نرم افزاري MATLABامكانات :- رابط گرافيك كاربر - برنامه نويسي رشته بازگشتي- نرم افزار مدلسازي سيمولينك - سيستمهاي زمان – واقعي - سرويس دهنده اجرايي MATLAB- ابزار بانك اطلاعات آشنايي با بسته نر م افزاري MATLAB

اسلاید 41: - استفاده از توابع در برنامه نويسي - استفاده از منوهاي ارتباطي آسان وسريع - ايجاد محيط كار مناسب براي كاربر - امكان برنامه نويسي رشته بازگشتي مزاياي استفاده از GUI :زبانهاي برنامه نويسي براي شبيه سازي كامپيوتري: SIMULINK

اسلاید 42: مزاياي استفاده از برنامه نويسي رشته بازگشتي: - ايجاد فضاي كار خاص هر رشته بازگشتي با استفاده از روش برنامه نويسي Switchyard- خاصيت User Data براي دسترسي به ساير ابزارها و داده ها- امكان ايجاد ساختاري از فيلدهاي مختلف با استفاده از Handlelist - سازماندهي كدهاي برنامه نويسي در توابع و اسكريپ هاي M-File زبانهاي برنامه نويسي براي شبيه سازي كامپيوتري: SIMULINK

اسلاید 43: مزلياي نرم افزار سيمولينك:- نرم افزاري قدرتمند براي مدل سازي، شبيه سازي، تحليل و ارتباط با سيستمهاي ديناميك- امكان تعريف مدل با وجود مجموعه متنوعي از بلوكها شامل منابع توليد كننده داده ، قطعات خطي و غير خطي، ارتباطات بين بلوكها و نمايشگرهاي مختلف و قابليت ساخت بلوكهاي اختصاصي - قابليت حل كردن معادلات ديفرانسيل و امكان استفاده از دستورات MATLABزبانهاي برنامه نويسي براي شبيه سازي كامپيوتري: SIMULINK

اسلاید 44: سيستمهاي زمان واقعي:استفاده از نرم افزار Real – Time Windows Target به عنوان يكي از محصولات Mathworks براي ايجاد سيستمهاي كنترل زمان – واقعي.ملزومات و مراحل اجراي برنامه كاربردي زمان – واقعي : ايجاد مدل با استفاده از بلوكهاي نرم افزار سيمولينك و تست آنها ايجاد دياگرامهاي مورد نظر در صورت لزوم با بهره گيري از نرم افزار Stateflow تست مدلها و بلوكهاي داخلي آنها در حالت عادي (Normal Mode) توليد كد اجراي برنامه كاربردي با استفاده از نرم افزارهاي Real – time Workshaop ويك كامپايلر زبان C و در صورت نياز نرم افزار Stateflow اجراي برنامه در حالت خارجي سيمولينك ( Simulink External Mode) بصورت زمان – واقعي ذخيره داده هاي نتايج شبيه سازي زمان- واقعي بمنظور مشاهده و كنترل رفتار سيگنالها تغيير و تنظيم پارامترها در حين اجراي برنامه كاربردي زمان- واقعي زبانهاي برنامه نويسي براي شبيه سازي كامپيوتري: SIMULINK

اسلاید 45: سرويس دهنده اجرايي MATLAB ويژگيها: عدم دسترسي كاربر به كد برنامه وتامين امنيت سيستم عدم الزام به دانستن دستورات و فرامين نرم افزارهايي كه برنامه بر اساس آن توسعه يافته ايجاد برنامه كاربردي مستقل (Stand alone Application) الزام كاربر به استفاده از منوها و فرمهاي طراحي شده جهت برنامه كاربردي بجاي پنجره فرمان MATLAB اخذ داده ها و اطلاعات ، نمايش خطا و حتي متن راهنما از طريق برنامه كاربردي و در پنجره هاي تعريف شده امكا ن استفاده از برنامه به عنوان يك موتور محاسباتي (Computational Engine ) براي برنامه هاي كاربردي به زبانهاي ديگر برنامه نويسي مثل C,VB و فورترن امكان استفاده بصورت يك سرويس دهنده چند كاربره (Multiple Client)زبانهاي برنامه نويسي براي شبيه سازي كامپيوتري: SIMULINK

اسلاید 46: ابزار بانك اطلاعات: ويژگيها: تبادل اطلاعات بين بانك اطلاعات و نرم افزار MATLAB ( Import/Export) امكان استفاده از قابليتهاي سازنده پرس و جوي ويژوال VQB( Visual Query Builder) جهت تهيه جداول رابطه اي (Relational Table) ، گزارشات متنوع و داياگرامهاي مختلف پشتيباني توسط سيستم هاي مديريت بانك اطلاعات رابطه اي رايج از قبيل Microsoft Access و, ODBC/GDBC SQL Server, Oracle و غيره پشتيباني از انواع داده از قبيل CHAR,DATA,DOUBIE,NUMERIC,BOOLEAN,REAL,TIMEزبانهاي برنامه نويسي براي شبيه سازي كامپيوتري: SIMULINK

اسلاید 47: زبانهاي برنامه نويسي براي شبيه سازي كامپيوتري: مقايسه زبانها

اسلاید 48: تمرین (سری سوم):مثال شبيه سازي گسسته پيشامد صف تك ورودي را به زبان C پياده سازي كنيدآخرین مهلت تحویل: 24/8/85موفق باشيد