Моделирование дозаправки 100 истребителей горючим в воздухе - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа

Главная

Программирование, компьютеры и кибернетика
Моделирование дозаправки 100 истребителей горючим в воздухе

Построение концептуальной модели пункта дозаправки истребителей в воздухе тремя самолётами-заправщиками. Разработка временной диаграммы, Q-схемы системы и ее математического макета. Использование в моделировании прикладной программы на языке GPSS World.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Кафедра автоматизированных систем обработки информации и управления
на тему: Моделирование дозаправки 100 истребителей горючим в воздухе
В курсовой работе моделируется дозаправка 100 истребителей в воздухе тремя самолётами-заправщиками.
Производится исследование моделируемого объекта, строятся структурная схема модели системы, временная диаграмма, Q-схема системы, укрупненная схема моделирующего алгоритма, определяется математическая модель и проводится анализ результатов моделирования системы. Также определяется эффективность смоделированной системы и возможные рекомендации по ее улучшению.
Моделирование производится на языке GPSS с использованием прикладной программы GPSS World.
математический макет прикладной программа моделирование
1.2 Структурная схема модели системы и ее описание
1.3 Временная диаграмма и ее описание
1.5 Обобщенная схема моделирующего алгоритма
1.7 Описание машинной программы решения задачи
1.8 Результаты моделирования и их анализ
1.9 Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик
1.10 Описание возможных улучшений в работе системы
1.11 Окончательный вариант модели с результатами
В данной курсовой работе производится моделирование дозаправки 100 истребителей горючим в воздухе. Эффективность модели может быть определена исходя из таких параметров как, коэффициенты загрузки заправщиков, вероятность отказа обслуживания и общее время дозаправки. В случае недостаточной эффективности работы системы, будут предложены рекомендации по возможному её улучшению.
Задача решается с помощью языка моделирования GPSS. На персональных компьютерах (ПК) типа IBM/PC язык GPSS реализован в рамках пакета прикладных программ GPSS/PC. Система выдает отчет о результатах моделирования, позволяющий учитывать широкий спектр изменяемых величин, и дающий достаточно полное представление о функционировании системы.
В ходе работы используются следующие литературные источники:
1. Советов Б.Я. Моделирование систем. Практикум: Учеб. Пособие для вузов/Б.Я.Советов, С.А. Яковлев. - 2-е изд., перераб. И доп - М.: Высш. шк., 2003.- 295 с.
2. Вентцель Е. С., Овчаров Л. А. Прикладные задачи теории вероятностей. - М.: Радио и связь, 1983. - 416 с.
3. Кудрявцев Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем. - М.:ДМК Пресс, 2004. - 320 ч. :ил.(Серия "Проектирование")
4. Томашевский В., Жданова E. Имитационное моделирование в среде GPSS. - М.:Бестселлер, 2003. - 416 c.
Производится дозаправка самолетов-истребителей горючим в воздухе. В районе дозаправки находятся 3 самолета-заправщика. Самолеты, нуждающиеся в заправщике, выходят в район заправки с интервалом 3±2 мин. Если истребитель вышел в район заправки и свободен хотя бы один самолет-заправщик, то он заправляется в течение 10±2 мин. Если же все заправщики заняты, то истребитель уходит на аэродром.
Смоделировать дозаправку 100 истребителей. Определить вероятность отказа в заправке и коэффициенты загруженности заправщиков.
1.2 Структурная схема модели системы и ее описание
Рисунок 1.1 - Структурная схема модели
На структурной схеме отображены следующие объекты.
- Истребители, прилетающие в зону заправки с интервалом 3+/-2.
- Самолёты-заправщики, осуществляющие заправку в течение 10+/2 минут.
- Заправленные истребители, возвращающиеся для выполнения поставленных им задач.
При анализе условия задачи и структурной схемы, становится очевидным, что в процессе дозаправки возможны следующие ситуации:
1) Нормальный режим дозаправки (истребитель заправляется одним из свободных заправщиков).
2) Режим отказа (если все заправщики заняты истребитель возвращается на аэродром).
1.3 Временная диаграмма и ее описание
Более детально процесс дозаправки самолётов может быть представлен на временной диаграмме. С её помощью действительно можно легко выявить особые состояния системы, которые необходимо будет учесть при построении детального моделирующего алгоритма, но при достаточно большом количестве возможных состояний системы построение подробной временной диаграммы затруднительно. Однако рассмотрение даже части возможных событий способно дать достаточно информации о процессе.
Временная диаграмма системы представлена на Рисунке 1.2. На ней:
- Ось 1 - Моменты подлёта истребителей к зоне дозаправки.
На временной Диаграмме видно, в каком порядке истребители занимают заправщики. С её помощью можно приблизительно посчитать P отк =N отк /N общ. Здесь N отк =11, N общ. =40 => P отк =0,275. Естественно, данное предварительное значение неточно, однако может быть полезным для построения математической модели.
Рассматриваемая система представляет собой многоканальную СМО с ограниченной очередью, поэтому для формализации задачи используем символику Q-схем.
Источник И имитирует процесс подлёта истребителей в зону дозаправки. Система клапанов регулирует процесс занятия истребителями (в терминах Q-схем - заявками) каналов К1, К2, К3, соответствующих заправщикам с теми же номерами на структурной схеме (Рисунок 1.1.). Если канал К1 занят, то клапан 1 закрыт, а клапан 2 открыт; если канал К2 занят, то клапан 5 закрыт, а клапан 3 открыт; если канал К3 занят, то клапан 6 закрыт, а клапан 5 открыт. В результате если все каналы К1, К2, К3 заняты, т. е. клапаны 2, 3 и 4 открыты, то заявка теряется, что соответствует отправлению истребителя на аэродром. На выходе получаем обслуженные заявки.
1.5 Обобщенная схема моделирующего алгоритма
После этапа формализации задачи необходимо приступить к построению моделирующего алгоритма. На Рисунке 1.4 представлена его обобщенная схема построенная с использованием "принципа Д t",.
Рисунок 1.4 - Обобщенная схема моделирующего алгоритма.
Поскольку, в исходной постановке задача может быть решена только методом имитационного моделирования, для решения аналитическим методом её необходимо предварительно упростить. Поэтому для дальнейших вычислений будем применять следующие значения:
t e -среднее время подлёта истребителя в зону дозаправки. t e =3 мин. - по условию.
t zap -среднее время заправки каждым самолётом-заправщиком 10 мин. - по условию.
N общ - число истребителей в зоне дозаправки. N общ =100 - по условию.
Далее определим переменные и уравнения математической модели:
N з - число заправленных самолётов.
N отк - число незаправленных самолётов.
t i - время прилёта i-го истребителя i=1..100.
ez ji - время завершения заправки j-ым (j=1,2,3) самолётом заправки i-го истребителя
К заг.1 , К заг.2 К заг.3 - коэффициенты загрузки первого, второго и третьего заправщиков
P отк - вероятность отказа в обслуживании;
Пусть моделирование начинается с появления первого истребителя в зоне дозаправки. Тогда:
Смоделируем дозаправку 8-ми самолётов:
t 4 <10. -Четвёртый самолёт получает отказ.
t 8 <12. -восьмой самолёт получает отказ.
Поскольку среднее время дозаправки истребителей и время их подлёта -постоянные величины, ez 15 - ez 11 = ez 26 - ez 22 = ez 37 - ez 33 =12
Этот факт позволяет говорить о том, что в упрощенной форме задачи процесс дозаправки истребителей носит периодический характер. В таком случае полученных данных достаточно, для определения вероятности отказа и коэффициентов загруженности. Тогда N общ =8; N отк =2 подставим значения в формулу: и получим: . Коэффициент загрузки первого заправщика определим как отношение среднего времени заправки к времени прошедшему между началом заправки первого t 1 истребителя и началом заправки пятого t 5 : t 5 - t 1 =12. . Поскольку среднее время заправки одинаково, коэффициенты загруженности заправщиков равны между собой.
1.7 Описание машинной программы решения задачи
Машинная программа, имитирующая работу объекта исследования, приведена в приложении Б Блок-диаграмма GPSS модели приведена в приложении А.
Прогон модели, т.е. собственно моделирование, выполняется с помощью специальной управляющей программы, которую называют симулятором (от английского SIMULATE - моделировать, имитировать).
Оператор SIMULATE (моделировать) устанавливает предел реального времени, отводимого на прогон модели.
Блок GENERATE с параметрами 3,2 создает транзакты со случайным интервалом, лежащем в диапазоне значений [1..5].
Далее транзакты входят в блок GATE, в котором заданы параметры: NU ZAP1,Z2, который проверяет занято ли устройство ZAP1, в случае если оно не занято, транзакт переходит в SEIZE ZAP1, и занимает устройство. После чего поступает в блок ADVANCE с параметрами 10,2, где удерживается в течении случайного промежутка времени, принадлежащего диапазону [8..12]. После чего устройство ZAP1 освобождается блоком RELEASE ZAP1, а транзакт удаляется блоком TERMINATE 1. В случае, если устройство ZAP1 занято то транзакт направляется к блоку GATE с именем Z2 и параметрами NU ZAP2,Z3, который проверяет занято ли устройство ZAP2, в случае если оно не занято, транзакт переходит в SEIZE ZAP2, и занимает устройство. После чего поступает в блок ADVANCE с параметрами 10,2, где удерживается в течении случайного промежутка времени, принадлежащего диапазону [8..12]. После чего устройство ZAP2 освобождается блоком RELEASE ZAP2, а транзакт удаляется блоком TERMINATE 1. В случае, если устройство ZAP2 занято то транзакт направляется к блоку GATE с именем Z3 и параметрами NU ZAP3,AER, который проверяет занято ли устройство 3 в случае если оно не занято, транзакт переходит в SEIZE ZAP2, и занимает устройство. После чего поступает в блок ADVANCE с параметрами 10,2, где удерживается в течении случайного промежутка времени, принадлежащего диапазону [8..12]. После чего устройство ZAP3 освобождается блоком RELEASE ZAP2, а транзакт удаляется блоком TERMINATE 1. В случае если ZAP3 не свободно, транзакт отправляется в блок TERMINATE 1 с именем AER и удаляется. Блок START 100 начинает прогон модели и формирует отчёт после того, как будет удалён 100-ый транзакт.
1.8 Результаты моделирования и их анализ
После запуска процесса имитационного моделирования в программе GPSS получаем следующую статистику:
Значение системного времени изменялось от 0 до 316, что соответствует работе системы в течении 5 часов 16 минут, в процессе моделирования были задействованы 17 блоков, использовалось три одноканальных устройства ZAP1, ZAP2 и ZAP3.
Моделью было сгенерировано 102 транзакта в течение заданного времени работы системы из них 26 были обработаны устройством ZAP1 и 1 еще обрабатывается, 25 - ZAP2, 23 - ZAP3 и один обрабатывается. Остальные 27 транзактов получили отказ и были удалены из системы без обработки.
В разделе устройства FACILITY приведена статистика использования устройств. Устройству ZAP1 на момент завершения моделирования, соответствует статистика:
- на обслуживании находилось 27 транзактов;
- коэффициент использования (занятости) данного устройства UTIL 0.838;
- среднее время обслуживания в устройстве AVE_TIME 9.831 единиц модельного времени.
Для устройства ZAP2 статистика, на момент завершения моделирования такова:
- на обслуживании находилось 25 транзактов;
- коэффициент использования UTIL 0.816;
- среднее время обслуживания в устройстве AVE_TIME 10.338 единиц модельного времени.
Для устройства ZAP3 статистика, на момент завершения моделирования такова:
- на обслуживании находилось 23 транзактов;
- коэффициент использования UTIL 0.679;
- среднее время обслуживания в устройстве AVE_TIME 9.344 единиц модельного времени.
1.9 Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик
Загруженность первого заправщика 0,838, второго - 0,816, а третьего 0,679. Вероятность отказа . Данные из отчёта GPSS отличаются от полученных аналитически из-за того, что при решении вручную исходные данные были упрощены.
1.10 Описание возможных улучшений в работе системы
Моделирование продемонстрировало, что данная система имеет высокую вероятность отказа 0,27, а так же дозаправка занимает много времени. Что в ряде случаев может быть совершенно неприемлемым. Поэтому, для улучшения показателей системы, следует увеличить количество самолётов-заправщиков, предварительно усовершенствовав систему подачи горючего. Данные улучшения позволят заправлять больше истребителей за меньшее время, с достаточно низкой вероятностью отказа.
1.11 Окончательный вариант модели с результатами
Изменим программу в соответствии с рекомендациями. Ее листинг представлен в Приложении В. Получим следующую статистику
Из отчёта видно, что улучшения значительно повысили производительность системы.
При построении концептуальной модели задания была создана структурная схема модели системы. На этапе формализации были созданы временная диаграмма и Q-схема системы. Перед реализацией модели на GPSS был построен моделирующий алгоритм и определена математическая модель.
Были найдены следующие параметры системы: вероятность отказа , коэффициенты загрузки самолётов-заправщиков К заг.1 =0.838, К заг.2 =0.816 К заг.3 .=0.679 .
В ходе тестирования было обнаружено, что данная система имеет высокую вероятность отказа 0,27, а так же дозаправка занимает много времени (5 часов 16 минут), что в ряде случаев неприемлемо, для улучшения показателей системы, было предложено увеличить количество самолётов-заправщиков, предварительно усовершенствовав их систему подачи горючего. Отчёт о моделировании системы, в которой учтены рекомендованные улучшения показал, что они действительно улучшают показатели: вероятность отказа в улучшенной модели 0,05, а время потраченное на заправку стало равным 3 часа 24 минуты.
1. Советов Б.Я. Моделирование систем. Практикум: Учеб. Пособие для вузов/Б.Я.Советов, С.А. Яковлев. - 2-е изд., перераб. И доп - М.: Высш. шк., 2003.- 295 с.
2. Вентцель Е. С., Овчаров Л. А. Прикладные задачи теории вероятностей. - М.: Радио и связь, 1983. - 416 с.
3. Кудрявцев Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем. - М.:ДМК Пресс, 2004. - 320 ч. :ил.(Серия "Проектирование")
4. Томашевский В., Жданова E. Имитационное моделирование в среде GPSS. - М.:Бестселлер, 2003. - 416 c.
GENERATE 3,2 ;истребители прилетают с интервалом 3+/-2мин.
GATE NU ZAP1,Z2;если 1-ый заправщик свободен истр. летит к нему
ADVANCE 10,2 ;заправка 1-м (10+/-2мин)
Z2 GATE NU ZAP2,Z3 ;иначе истребитель летит ко 2-му
ADVANCE 10,2; заправка 2-м (10+/-2мин)
Z3 GATE NU ZAP3,AER; если 2-й занят, истр. летит к 3-му
ADVANCE 10,2; заправка 3-м (10+/-2мин)
AER TERMINATE 1; если все запр. заняты истр. летит на аэродром
GENERATE 2,1 ;истребители прилетают с интервалом 2+/-1мин.
GATE NU ZAP1,;Z2 если 1-ый заправщик свободен истр. летит к нему
ADVANCE 6,2 ;заправка 1-м (6+/-2мин)
Z2 GATE NU ZAP2,Z3 ;иначе истребитель летит ко 2-му
ADVANCE 6,2 ; заправка 2-м (6+/-2мин)
Z3 GATE NU ZAP3,Z4 ;если 2-й занят, истр. летит к 3-му
ADVANCE 6,2 ; заправка 3-м (6+/-2мин)
Z4 GATE NU ZAP4,AER ;если 3-й занят, истр. летит к 4-му
RELEASE ZAP4 ;заправка 4-м (6+/-2мин)
AER TERMINATE 1; если все запр. заняты истр. летит на аэродром
Система массового обслуживания модели функционирования мастерской. Структурная и Q-схемы, построение временной диаграммы, варианты по оптимизации модели. Составление программы на языке имитационного моделирования GPSS и разбор результатов моделирования. курсовая работа [74,2 K], добавлен 23.06.2011
Разработка концептуальной модели системы обработки информации для узла коммутации сообщений. Построение структурной и функциональной блок-схем системы. Программирование модели на языке GPSS/PC. Анализ экономической эффективности результатов моделирования. курсовая работа [802,8 K], добавлен 04.03.2015
Основные сведение о системе моделирования GPSS и блоки, используемые при моделировании одноканальных и многоканальных систем массового обслуживания. Разработка модели работы ремонтного подразделения в течение суток с использованием программы GPSS World. курсовая работа [36,4 K], добавлен 11.02.2015
Процесс моделирования имитационной модели функционирования класса персональных компьютеров на языке GPSS World. Поиск линейной зависимости и оценка полученного уравнения. Отчет по результатам работы имитационной модели. Листинг разработанной программы. курсовая работа [49,2 K], добавлен 07.09.2012
Построение концептуальной модели системы и ее формализация. Алгоритмизация модели системы и ее машинная реализация. Построение логической схемы модели. Проверка достоверности модели системы. Получение и интерпретация результатов моделирования системы. курсовая работа [67,9 K], добавлен 07.12.2009
Cтpyктypнaя модель функционирования пapикмaxepcкoй: описание временной диаграммы и Q-схемы системы. Разработка машинной имитационной модели на специализированном языке GPSS: составление блок-схемы, детализированного алгоритма и листинга программы. курсовая работа [425,1 K], добавлен 02.07.2011
Понятие компьютерной модели и преимущества компьютерного моделирования. Процесс построения имитационной модели. История создания системы GPSS World. Анализ задачи по прохождению турникета на стадион посредством языка имитационного моделирования GPSS. курсовая работа [291,3 K], добавлен 11.01.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Моделирование дозаправки 100 истребителей горючим в воздухе курсовая работа. Программирование, компьютеры и кибернетика.
Курсовая работа по теме Анализ возможности применения ипотечных пойнтов на рынке российского ипотечного кредитования
Готовые Курсовые По Гражданскому Праву
Дневник Отчет По Практике Туризм
Реферат На Тему История Саратовского Края
Реферат по теме Законодательное закрепление принципа гендерного равенства в праве Европейского Союза
Реферат по теме Л.И. Брежнев
Контрольная работа по теме Магнитные материалы
Реферат На Тему Выведение Новых Услуг На Рынок В Консалтинговых Компаниях, Ориентированных На Сферу B-2-B
Реферат по теме Мир и единица
Мое Любимое Произведение Пушкина Сочинение Кратко
Пособие по теме Государство и право, их типология, формы и значение
Статья На Тему Сравнение Однодольных И Двудольных Растений
Курсовая работа по теме Діяльність Кирило-Мефодіївського товариства
История Делопроизводства В России Реферат
Сочинение Слово О Полке
Реферат по теме Современное состояние НПО
Курсовая работа по теме Статистический анализ доходов и потребления населением продовольственных и непродовольственных товаров в регионе
Контрольная работа по теме Понятие качества продукции
Дипломная работа по теме Проект газоснабжения коттеджного поселка в городе Котлас
Огэ По Русскому Языку 2022 Сочинение 9.2
Криминологическая и уголовно-правовая характеристика налоговых преступлений - Государство и право дипломная работа
Оценка возможностей и перспектив организации методами и инструментами менеджмента - Менеджмент и трудовые отношения курсовая работа
Разработка концепции нового товара - Маркетинг, реклама и торговля курсовая работа