Phương pháp mô hình hóa là một phương pháp khoa học để nghiên cứu các đối tượng, các quá trình … bằng cách xây dựng các mô hình của chúng (các mô hình này bảo toàn các tính chất cơ bản được trích ra của đối tượng đang nghiên cứu) và dựa trên mô hình đó để nghiên cứu trở lại đối tượng thực.
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Bộ môn: Các phương pháp mô hình hóa Đề tài: Mô hình hóa hệ thống tín hiệu đèn giao thông Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Tú Nhóm thực hiện: Nhóm Lớp: KTPM2 - K8 Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Tuấn Anh Đào Sỹ Nam Anh Phạm Gia Khánh Hà Nội 2016 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, ngày … tháng … năm 2016 Giáo viên hướng dẫn Thạc Sĩ: Nguyễn Hoàng Tú LỜI CẢM ƠN Bài tập lớn môn học đánh khả làm việc theo nhóm sinh viên, tạo cho sinh viên tạo cho sinh viên tính tự lập đánh dấu trưởng thành sinh viên, khả làm việc dựa vào hướng dẫn giáo viên, tạo điều kiện cho sinh viên nghiên cứu Khóa luận tốt nghiệp Kỹ sư sau chuyển tiếp trình phấn đấu, học tập rèn luyện sinh viên để trở thành Kỹ sư Công nghệ thông tin Quá trình làm đồ án trình học tập, tích lũy kiểm tra lại kiến thức học đem kiến thức áp dụng vào thực tế Em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN HOÀNG TÚ Thầy trực tiếp hướng dẫn nhóm em làm Bài Tập Lớn Trong trình thực Bài Tập Lớn, thầy tận tình định hướng, hướng dẫn giúp đỡ nhóm em giải khó khăn trình thực tập lớn Lời cuối cùng, nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Chúc thầy toàn thể gia đình sức khỏe thành đạt Hà Nội, tháng 12 năm 2016 LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần với phát triển kinh tế tốc độ gia tăng không ngừng loại phương tiện giao thông Sự phát triển nhanh chóng phương tiện giao thông dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thông xảy thường xuyên.Vấn đề đặt để đảm bảo giao thông thông suốt sử dụng đèn điều khiển giao thông ngã tư, nơi giao đường giải pháp Để viết chương trình điều khiển đèn giao thông ta viết nhiều hệ ngôn ngữ khác Nhưng với phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp chế tạo linh kiện bán dẫn vi mạch tổng hợp, hướng phát triển vi xử lý hình thành vi điều khiển Với nhiều ưu điểm, vi điều khiển sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác Bằng cách áp dụng vi điều khiển trình sản xuất xử lý, vi điều khiển thực thể ưu so với thiết bị điều khiển thông thường việc sử dụng vi điều khiển mang lại hiệu cao việc điều khiển tín hiệu giao thông Xuất phát từ nhu cầu thực tế giao thông đoạn từ Nhổn đến Cầu Giấy tình trạng ách tắc thường xảy vào thời gian cao điểm Đặc biệt đoạn ngã tư Nhổn Với ham muốn hiểu biết về lĩnh vực này, nhóm em xin chọn đề tài làm tập lớn với đề tài: Mô hình hóa hệ thống đèn giao thông đoạn ngã tư Nhổn Mục đích đề tài hiểu biết vấn đề điều khiển đèn giao thông quan trọng giải pháp giao thông ngã tư cụm ngã tư nhằm tiết kiệm thời gian ách tắc giao thông MỤC LỤC CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU I Các khái niệm Phương pháp mô hình hóa phương pháp khoa học để nghiên cứu đối tượng, trình … cách xây dựng mô hình chúng (các mô hình bảo toàn tính chất trích đối tượng nghiên cứu) dựa mô hình để nghiên cứu trở lại đối tượng thực Mô hình: hệ thống yếu tố vật chất ý niệm (tư duy) để biểu diễn, phản ánh tái tạo đối tượng cần nghiên cứu, đóng vai trò đại diện, thay đối tượng thực cho việc nghiên cứu mô hình cho ta thông tin tương tự đối tượng thực – Tính chất mô hình: + Tính tương tự: có tương tự mô hình vật gốc, chúng có đặc điểm so sánh với như: cấu trúc (đẳng cấu), chức năng, thuộc tính, chế vận hành… Song tương tự mô hình đối tượng thực (vật gốc) tương đối + Tính đơn giản: mô hình phán ánh mặt đối tượng gốc + Tính trực quan: mô hình tái đối tượng nghiên cứu dạng trực quan + Tính lý tưởng: mô hình hóa đối tượng gốc, ta khái quát hóa, trừu tượng hóa, phản ánh đặc tính đối tượng gốc mức độ hoàn thiện (lý tưởng) + Tính quy luật riêng: mô hình có tính chất riêng quy định phần tử tạo nên Phương pháp mô hình hóa phương pháp khoa học việc xây dựng mô hình đối tượng nghiên cứu, cho việc nghiên cứu mô hình cho ta thông tin (về thuộc tính, cấu trúc, chức năng, chế vận hành ….) tương tự đối tượng nghiên cứu Cơ sở logic phương pháp mô hình hóa phép loại suy Phương pháp mô hình hóa cho phép tiến hành nghiên cứu mô hình (vật chất hay ý niệm (tư duy)) người nghiên cứu tạo (lớn hơn, nhỏ đối tượng thực) để thay việc nghiên cứu đối tượng thực Điều thường xảy người nghiên cứu khó nghiên cứu đối tượng thực điều kiện thực tế Phương pháp mô hình hóa xem xét đối tượng nghiên cứu hệ thống (tổng thể), song tách từ hệ thống (đối tượng) mối quan hệ, liên hệ có tính quy luật có thực tế nghiên cứu, phản ánh mối quan hệ, liên hệ yếu tố cấu thành hệ thống – trừu tượng hóa hệ thống thực Dùng phương pháp mô hình hóa giúp người nghiên cứu dự báo, dự đoán, đánh giá tác động biện pháp điều khiển, quản lý hệ thống.Ví dụ: sử dụng phương pháp phân tích cấu trúc (đặc biệt cấu trúc không gian, phận hợp thành có chất vật lý giống hệt đối tượng gốc) để phản ánh, suy cấu trúc đối tượng gốc như: mô hình động đốt trong, mô hình tế bào, sa bàn… Phương pháp “chiếc hộp đen” coi phương pháp mô hình hóa chức năng.Trong phương pháp này, người ta trìu xuất chức hệ, chứcnăng hệ mô hình hóa “chiếc hộp đen” cho biết mối quan hệ “đầu vào” “đầu ra” hệ II Phân loại mô hình Phương pháp Mô hình hóa hướng đến việc tạo công cụ tiện dụng phục vụ cho hoạt động nghiên cứu lĩnh vực khác bao gồm khoa học tự nhiên khoa học xã hội Về bản, cách phân chia theo hai loại mô hình mô hình tĩnh mô hình động, phương pháp Mô hình hóa chia thành loại mô hình sau: Mô hình đồng dạng: – Mô hình đồng dạng không gian: vật thu gọn không gian theo tỷ lệ định để xem xét đồng bộ, tương tác, tương quan,…giữa chi tiết tổng thể Một số loại mô hình đồng dạng không gian thường sử dụng sa đồ, mô hình nhà máy, mô hình máy bay,… – Mô hình đồng dạng vật lý: mô hình mô tượng có chất giống hay gần giống với nguyên Một vài ví dụ mô hình đồng dạng vật lý kể đến mô hình tái vụ án, mô hình đường tiến hóa động vật, – Mô hình đồng dạng toán học : dùng hệ thống phương trình tính toán (thường phải dùng đến máy tính) để lặp lại hay phán đoán kiện, dự báo sản xuất, đánh bắt thuỷ hải sản, lũ lụt, thời tiết, dân số, phát truyển khoa học – công nghệ,… Mô hình tương tự: – Mô hình lý tưởng: tư lý luận logic toán học, hệ thống phương trình toán học xây dựng để miêu tả kiện, tượng (về vật lý, hoá học, xã hội, tâm lý,…) quy lật khống chế chủ yếu, bỏ qua hay bỏ bớt yếu tố phụ ngoại lai làm nhiễu loạn kiện Một số mô hình lý tưởng tiêu biểu mô hình toán rơi tự chân không, hệ thống phương trình Maxwells điện – từ trường, động học chất điểm, – Mô hình analogie: tượng khác xa chất vật lý mô tả phương trình (công thức) toán điều kiện đơn trị giống Do người ta dung mô hình tương tự để nghiên cứu tượng vật lý khác Có thể kể vài ví dụ mô hình analogie mô hình “tương tự nhiệt điện” (Electro -Thermal Analogy ETA) hay mô hình “ tương tự thuỷ lực – nhiệt” (Hydro – Thermal of Fluid Flow Analogy HTA) III Mục đích phương pháp Mô hình hóa – Làm sáng tỏ vấn đề: đưa lỗi hệ thống từ việc tiếp cận trực quan đồ họa từ dạng trình bày khác văn bản, đoạn mã, … Hơn nữa, việc mô hình hoá giúp dễ dàng hiểu cách thức hoạt động vấn đề – Mô hình ảnh tương tự: hình thức trình bày mô hình đưa hình ảnh giả lập hoạt động thực hệ thống thực tế, điều giúp cho người tiếp cận cảm thấy thuận tiện làm việc với mô hình (là hình ảnh thu nhỏ hệ thống thực tế) 10 20 21 IV Lưu đồ thuật toán Bảng 1: Điều kiện so sánh để kích hoạt chế độ đèn STT Giờ tác dụng 00h00 – 05h59 Chế độ tác dụng Đêm khuya Ghi 22 06h00 – 08h59 09h00 – 16h59 17h00 – 18h59 19h00 – 21h59 22h00 – 23h59 Chế độ ưu tiên đường Chế độ bình thường Chế độ ưu tiên đường Chế độ bình thường Đêm khuya 23 Chương IV: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH I Ngôn ngữ lập trình Ngôn ngữ máy Ngôn ngữ máy dùng số để “ra lệnh” cho xử lý Tập lệnh tương thích họ CPU khó lập trình Ngôn ngữ assembly Ngôn ngữ assembly gần giống NN máy có ưu điểm tập lệnh dễ đọc Nói chung lệnh Assembly (như MOV A,B) tương ứng với lệnh mã máy (như 11001001) Chương trình Assembly biên dịch trước thực thi Nếu cần tốc độ kích thước chương trình thật nhỏ, Assembly giải pháp 24 Ngôn ngữ C a Ngôn ngữ C Ngôn ngữ C đạt thỏa hiệp việc viết code hiệu Assembly tiện lợi khả chạy nhiền tảng NNLT cấp cao có cấu trúc NN 20 năm tuổi tin dùng lĩnh vực lập trình hệ thống Có công cụ thương mại miễn phí cho gần HĐH Hình 1: Ngôn ngữ C 25 b Ngôn ngữ C++ C++ NN dùng nhiều nay, đa số phần mềm thương mại viết C++ Tên NN có lý do: C++ bao gồm tất ưu điểm C bổ sung thêm tính hướng đối tượng Có công cụ thương mại miễn phí cho gần HĐH Hình 2: Ngôn ngữ C++ 26 c Ngôn ngữ C# (“C sharp”) C# (“C sharp”)là lời đáp Microsoft Java Do không đạt thỏa thuận với Sun vấn đề quyền, Microsoft tạo NN với tính tương tự chạy Windows Hình 3: Ngôn ngữ C# 27 Ngôn ngữ Java Java phiên C++ thiết kế lại hợp lý hơn, có khả chạy nhiều tảng; nhiên tốc độ không nhanh C++ Có công cụ miễn phí thương mại hỗ trợ cho hầu hết HĐH Tuy Microsoft gỡ bỏ hỗ trợ Java khỏi cài đặt mặc định phiên Windows mới, việc bổ sung dễ dàng Hình 4: Ngôn ngữ Java Có thể nói C ngôn ngữ lập trình bậc cao sử dụng rộng rãi đa năng, chương trình viết hiệu chặt chẽ, đồng thời cho phépthể rõ tính có cấu trúc chương trình Thực tế cho thấy nhiều vấn đề ứng dụng liên quan đến điều khiển giám sát, việc lựa chọn sử dụng ngôn ngữ C tỏ hiệu so với ngôn ngữ khác Ngôn ngữ C phát triển 28 để dùng cho máy tính lớn, máy tính mini máy tính cá nhân Cho đến ngày nay, ngôn ngữ lập trình C sử dụng cho hầu hết vi điều khiển vi xử lý phạm vi đồ án em sử dụng ngôn ngữ lập trình C để viết chương trình điều khiển cho hệ thống II Công cụ lập trình WinCC v7.3 Hình 1: Giao diện WinCC v7.3 29 Step v5.5 Hình 2: Giao diện Step v5.5 30 Giao diện chương trình Hình 3: Giao diện chương trình 31 Hình 4: Giao diện chạy chương trình 32 KẾT LUẬN Bài cáo cáo hoàn thành dựa vào kiến thức tổng hợp thu trình học lý thuyết trường qua tài liệu tham khảo Qua trình làm với hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Hoàng Tú, thầy giúp em hoàn thành báo cáo hiểu thêm môn học “Các Phương Pháp Mô Hình Hóa”, đồng thời trang bị thêm cho chúng em kiến thức cần thiết để áp dụng vào thực tế Tuy nhiên, việc tìm hiểu mô hình hóa đòi hỏi phải có kiến thức tổng hợp mặt lý thuyết thực hành Nhóm em tiếp nhận lượng kiến thức chưa nhiều, kinh nghiệm làm báo cáo không tránh khỏi thiếu sót, mong đóng góp thầy để báo cáo em hoàn chỉnh Cuối em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình cô giáo hướng dẫn TS Nguyễn Hoàng Tú giúp đỡ em hoàn thành báo cáo Nhóm chúng em xin chân thành cám ơn! 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO http://phuongphapnghiencuukhoahoc.com/phuong-phap-mo-hinh-hoa/ https://www.wattpad.com/828666-c%C3%A2u-3-ph%C6%B0%C6%A1ng-ph %C3%A1p-m%C3%B4-h%C3%ACnh-ho%C3%A1-h%E1%BB%87-th %E1%BB%91ng http://laptrinhplc.com/ https://www.google.com.vn/?gws_rd=ssl 34 ... IV Cách tiến hành phương pháp Mô hình hóa Từ phương pháp Mô hình hóa đời đến nay, nhà khoa học sáng tạo nhiều phương pháp khác biệt để mô hình hóa phương pháp Descartes, phương pháp hệ thống, phương. .. hội Về bản, cách phân chia theo hai loại mô hình mô hình tĩnh mô hình động, phương pháp Mô hình hóa chia thành loại mô hình sau: Mô hình đồng dạng: – Mô hình đồng dạng không gian: vật thu gọn không... I Các khái niệm Phương pháp mô hình hóa phương pháp khoa học để nghiên cứu đối tượng, trình … cách xây dựng mô hình chúng (các mô hình bảo toàn tính chất trích đối tượng nghiên cứu) dựa mô hình