Lighting Seminar 1 • Nội dung – C1 Vai trò của mô hình hóa hệ thống – C2 Khái niệm cơ bản về mô hình hóa hệ thống – C3 Phương pháp mô phỏng – C4 Mô phỏng hệ thống liên tục – C5 Mô hình hóa các hệ ngẫu[.]
MƠ HÌNH HĨA • Nội dung – C1: Vai trị mơ hình hóa hệ thống – C2: Khái niệm mơ hình hóa hệ thống – C3: Phương pháp mô – C4: Mô hệ thống liên tục – C5: Mơ hình hóa hệ ngẫu nhiên – C6: Mô hệ thống hàng đợi – Ứng dụng Matlab Simulink mô hệ thống điều khiển tự động CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.1.Khái niệm chung - Từ MH toán học hệ thống thực tìm thơng tin hệ thống thực nhiều phương pháp: PP Giải tích – PP Số + PP Giải tích: áp dụng cho MH tương đối đơn giản + PP số (PP mô phỏng): áp dụng cho hệ thống lớn, cấu trúc phức tạp… - Tức xây dựng mơ hình dạng mơ hình số hay mơ hình thể chương trình máy tính - Người ta mơ hình hóa thân hệ thống S với mối quan hệ nội S đồng thời mô hình hóa mơi trường làm việc E hệ thống mối quan hệ S – E - Khi xây dựng thành cơng mơ hình số hệ thống ta tiếp tục “Thực nghiệm” mơ hình nhiều lần kết đánh giá theo xác suất CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.2.Bản chất phương pháp mơ - Mơ q trình xây dựng mơ hình tốn học hệ thống thực tiến hành tính tốn thực nghiệm mơ hình để mơ tả, giải thích dự đốn hành vi hệ thống thực - Theo khái niệm pp mơ có đặc điểm: *Mơ hình phải có tính đồng với hệ thống thực, nhiên mơ hình phải có tính thực dụng, thuận tiện cho người sử dụng *Mơ hình phải có khả làm thực nghiệm mơ hình tức chương trình máy tính xây dựng lên phải chạy để xác định thông tin hệ thực *Mơ hình phải có khả dự đốn hành vi hệ thực tức mô tả phát triển hệ thực theo thời gian CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.2.Bản chất phương pháp mô - Ứng dụng PP mơ phỏng: * Phân tích thiết kế hệ thống sản xuất, lập kế hoạch sản xuất * Đánh giá phần cứng phần mềm hệ thống máy tính * Quản lý xác định sách mua sắm, phân phối hàng hóa hệ thống kho vận, vật tư, nguyên liệu * Trong quân xây dựng mơ hình phịng thủ, cơng kỹ chiến thuật chiến đấu * Trong giao thơng xây dựng mơ hình mơ mạng lưới giao thơng tìm tốn tối ưu vận chuyển * Phân tích thiết kế hệ thống thơng tin liên lạc * Phân tích thiết kế hệ thống phục vụ công cộng bưu điện, nhà hàng, khách sạn, siêu thị, bệnh viện * Phân tích, đánh giá hệ thống tài chính… CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG 3.2.Bản chất phương pháp mơ - Ứng dụng PP mô giai đoạn: + Giai đoạn nghiên cứu: PP mô ứng dụng nhằm khảo sát hệ thống trước tiến hành thiết kế nhằm xác định độ nhạy hệ thống thay đổi cấu trúc tham số hệ thống + Giai đoạn thiết kế: PP mô áp dụng giai đoạn để phân tích tổng hợp phương án thiết kế để chọn phương án phù hợp so với tiêu + Giai đoạn vận hành hệ thống: Khi PP mơ giúp cho tìm thông số vận hành tối ưu CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG Hiệu chỉnh Kết luận về hệ thực Mơ hình mơ phỏng Thử ngiệm Hệ thống thực Mơ hình hóa Xử lý kết quả Kết quả mơ phỏng Hình 3.1. Q trình nghiên cứu bằng PP mơ phỏng 3.3.Các bước nghiên cứu mơ 1. Mục tiêu mơ phỏng 2.Thu thập dữ liệu – Xác định MH ngun lý 3. Hợp thức mơ hình ngun lý 4. Xây dựng mơ hình mơ phỏng 5. Chạy thử 6. Kiểm chứng mơ hình mơ phỏng 7. Lập kế hoạch thử nghiệm 8. Thực nghiệm mơ phỏng 9. Xử lý kết quả mơ phỏng 10. Sử dụng và lưu trữ kết quả mơ phỏng CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG 3.4.Ưu nhược điểm phương pháp mô a) Ưu điểm - Có khả nghiên cứu hệ thống lớn, phức tạp, phi tuyến, ngẫu nhiên mà pp giải tích khơng giải - Có thể đánh giá đặc tính hệ thống hệ thống chưa tồn cịn q trình nghiên cứu thiết kế - Có thể đánh giá, so sánh phương án khác hệ thống - Có thể nghiên cứu nhanh chóng với hệ thống thực diễn khoảng thời gian dài CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG 3.4.Ưu nhược điểm phương pháp mơ a) Nhược điểm - PP mơ địi hỏi cơng cụ máy tính phần mềm phù hợp - Kết mà PP tạo có khối lượng lớn liệu có tính thống kê xác suất, địi hỏi cần có nhiều chun gia thành thạo phân tích, xử lý số liệu CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG 3.5.So sánh phương pháp mơ với phương pháp giải tích Mơ hình hệ thống PP Giải tích PP Mơ phỏng Lời giải tổng qt và chính xác Lời giải số từng bước là các đánh giá theo xác suất Mơ hình chỉ giải được khi sử dụng pp gần đúng Mơ hình vẫn giải được mà khơng cần sử dụng pp gần đúng Đưa ra kết quả cuối cùng khi hệ thống được mơ tả bởi các phương trình giải được Đưa ra kết quả cuối cùng là chuỗi số. Khi đó phải phân tích số liệu 10 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG 3.6.Ngơn ngữ thiết bị mô a) Ngôn ngữ mô Ngôn ngữ mô thường ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng như: Pascal, Fortran, C, VB, VC… Tuy nhiên để tiết kiệm thời gian thuận tiện người ta dùng ngôn ngữ mô chuyên dụng Matlab, Simscript…do số nguyên nhân: - Thời gian xd mơ hình ngắn - Dễ dàng thay đổi cấu trúc thơng số mơ hình - Dễ gỡ rối sửa sai - KQ mô cung cấp cho người dùng dạng thuận tiện 11 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG 3.6.Ngơn ngữ thiết bị mô b) Thiết bị mô * Là phần mềm chuyên dụng mô hệ thống cụ thể * Thiết bị mô không địi hỏi phải lập trình ngơn ngữ mơ trên, chúng dùng để huấn luyện nhanh cho người vận hành: VD huấn luyện lái máy bay, tàu thủy hay nhà máy xi măng, điện… * Do thiết bị mô phần mềm viết áp dụng cho đối tượng cụ thể Do loại thường có giá thành đắt, sử dụng cho hệ thống quan trọng 12 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG 3.7.Các phương pháp mơ Tùy thuộc vào trạng thái hệ thống thay đổi liên tục hay gián đoạn mà ta có pp PP mô liên tục pp mô gián đoạn a) PP Mô liên tục(Continuous Simulation) Được dùng cho hệ liên tục mà mô hình biểu diễn phương trình vi phân - Nếu pt vi phân đơn giản ta dùng pp giải tích để tìm kết tổng quát giá trị biến trạng thái thời điểm t = - Nếu pt vi phân phức tạp phải dùng pp số pp tích phân Runge – Kutta để giải lấy KQ biến trạng thái thời điển t = 13 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.7.Các phương pháp mô b) PP Mô gián đoạn(Discrete Event Simulation) Được dùng cho hệ gián đoạn Trong hệ kiện xảy thời điểm gián đoạn làm thay đổi trạng thái hệ thống c) Ngồi hai pp cịn tồn số pp mô khác như: PP mô liên tục – gián đoạn (Combined Discrete – Continuous Simulation) hay pp Monte – Carlo Simulation) 14 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.8.Câu hỏi tập BT3.1 Hãy phân tích ưu – nhược điểm phạm vi ứng dụng pp giải tích pp mơ BT3.2 Hãy nêu trình bày kiến thức để tiếp cận ngơn ngữ mơ mà Anh(Chị) biết 15