Моделирование динамики многокомпонентных систем на основе маркированных графов

• Автор: Волгина, Марина Анатольевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 211 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

1.1. Онтология математического моделирования.

1.2. Методы построения концептуальных и математических моделей.1 б

1.3. Методы построения дискретных моделей системной динамики и динамических систем

1.4. Технология имитационного моделирования

1.5. Инструментальные средства имитационного моделирования.

Выводы.

2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАФОВЫХ МОДЕЛЕЙ

МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ.

2.1. Представление модели в виде маркированного орграфа
2.2. Представление модели в виде неориентированного маркированного графа.
2.3. Формализованное описание маркированного гиперграфа
2.4. Формализованное описание нечетких маркированных графов
2.5. Раскрашенные и двудольные маркированные графы.
2.6. Разработка программы моделирования маркированного графа.
Выводы.
3. ОРГАНИЗАЦИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МАРКИРОВАННЫХ ГРАФОВ
3.1. Вычислительная модель для компьютерного моделирования
динамических систем
3.2. Организация дискретнособытийного моделирования.
3.3. Анализ адекватности имитационной модели сети массового обслуживания.
3.4. Моделирование многокомпонентных динамических систем.
3.5. Моделирование объекта системной динамики
Выводы.
4. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА ОСНОВЕ МАРКИРОВАННЫХ ГРАФОВ
4.1. Организация сетевого планирования.
4.2. Решение задачи поиска кратчайшего пути.
4.3. Моделирование многокомпонентных систем методом пространства состояний
4.4. Анализ структурных характеристик многокомпонентных систем
4.5. Модель конечного автомата в виде маркированного орграфа
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
ЛИТЕРАТУРА


На концептуальном уровне для предварительного анализа систем используются различные методы, основой которых являются как структурный, так и объектно-ориентированный подходы к моделированию. Структурный подход основан на алгоритмической декомпозиции, а объектно-ориентированный подход основан на объектно-ориентированной декомпозиции. Разделение по алгоритмам концентрирует внимание на порядке происходящих событий, а разделение по объектам придает особое значение агентам, которые являются либо объектами, либо субъектами действия. К числу наиболее распространенных методов построения концептуальных моделей можно отнести метод функционального моделирования IDEF0, метод моделирования процессов IDEF3, моделирование потоков данных DFD, метод AR1S, метод объектно-ориентированного моделирования UML []. В настоящее время широко распространена методология SADT (Structured Analysis and Design Tecchnique) - методология структурного анализа и проектирования, которая породила целый ряд методов семейства IDEF [, ]. В процессе структурного анализа выделяется иерархическая структура модели. Функция отображается в виде блока, а интерфейсы входа/выхода представляются дугами. Применение принципа декомпозиции в IDEF позволяет структурировано описывать процессы с требуемым уровнем детализации []. Метод функционального моделирования IDEF0 отображает функциональную структуру системы и позволяет описывать ее в виде иерархической взаимосвязи функций. Метод DFD представляет собой иерархию функциональных процессов, связанных потоками данных. Основными компонентами диаграмм потоков данных являются: потоки данных, процессы, внешние сущности и хранилища данных. DFD ориентирован на представление процессов обработки информации, передачи и хранения данных (или материальных объектов). IDEF3, в котором при слиянии и разветвлении потоков используются пять типов перекрестков: Asynchronous AND, Synchronous AND, Asynchronous OR, Synchronous OR, XOR (Exclusive OR). Каждый из методов IDEF позволяет рассмотреть различные стороны проектируемой системы. IDEF5 - метод онтологического анализа систем, т. К достоинствам применения моделей IDEF следует отнести: полноту описания структуры системы; комплексность декомпозиции; наличие жестких требований, обеспечивающих получение моделей стандартного вида и простоту документирования процессов. Несмотря на преимущества, одним из основных недостатков моделей в нотации IDEF является: плохая читаемость моделей при большом числе ветвлений на диаграммах и повторяемость одинаковых функций в разных процессах. Эти недостатки снимаются в объектно-ориентированных моделях, где главным компонентом выступает класс объектов с набором функций (методов). Графические методы моделирования в объектно-ориентированном подходе (ООП) обобщены в языке моделирования UML (Unified Modeling Language), концептуальной основой которого является объектная модель []. Достоинством ООП является то, что объектно-ориентированные системы более открыты и легче поддаются внесению изменений, поскольку их конструкция базируется на устойчивых формах. Это дает возможность системе развиваться постепенно и не приводит к полной ее переработке даже в случае существенных изменений исходных требований. В настоящее время наблюдается тенденция интеграции разнообразных подходов моделирования, проявляющаяся в форме создания интегрированных методов моделирования, отражающих разные взгляды на исследуемую систему. Одним из таких методов является ARIS (Architecture of Integrated Information System). ARIS позволяет описывать моделируемый процесс в виде потока последовательно выполняемых работ. Используемые при построении модели символы логики позволяют отразить ветвление и слияние ветвей процесса. Также в ARIS присутствует понятие декомпозиции, но не в качестве «иерархии диаграмм», а в качестве описания объекта более высокого уровня. Для описания различных аспектов исследуемой системы в ARIS используют четыре типа моделей: организационные, функциональные, информационные и модели управления [, , 0]. При этом каждая из этих моделей разделяется еще на три подуровня, описывающих весь цикл разработки системы: описание требований, описание спецификации, описание реализации.