Источник: Информатика и компьютерные технологии — 2009 / Материалы V международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. — Донецк, ДонНТУ — 2009

УДК 004.942

MIMD-СИМУЛЯТОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СЕТЕВЫХ ОБЪЕКТОВ С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

Габрова А.В., ДонНТУ, г. Донецк

Сетевые объекты распространены во многих отраслях техники как объекты исследования, проектирования, автоматизации, контроля и управления. Сетевые объекты принадлежат к сложным, часто критическим по безопасности и надежности, динамическим системам. Нелинейность описывающих процесс функций, пространственное распределение параметров процесса, существенное взаимодействие регулируемых параметров процесса, все это является признаками этой сложности. Только немногие задачи могут быть решены аналитически. Поэтому методы и средства моделирования объекта при проектировании и эксплуатации имеет немаловажное теоретическое и практическое значение.

Для различных исследовательских и проектных задач модели с сосредоточенными параметрами дают необходимую точность. Сетевой объект как динамичная система с концентрированными параметрами имеет в его формальном описании топологическую часть, системы алгебраических и дифференциальных уравнений. [1]

Как сетевой объект рассматривается шахтная вентиляционная сеть. Для этой сети целью ставится разработка и отладка MIMD-модели.

Формальное описание сетей шахтной вентиляции содержит:

графическое и табличное изображение топологии, а также топологические матрицы и векторы;
математическое описание воздушных динамичных процессов в ветвях и узлах сетевого графа;
математическое описание характеристик автоматизированных вентиляторов и устройств вентиляции и другие

Ставятся следующие цели:

смоделировать реальные шахтные вентиляционные сети (ШВС), реализовать параллельную модель сетевых объектов;
реализовать и исследовать параллельные симуляторы динамического сетевого объекта;

Требования к средствам моделирования:

Модели должны отображать динамичные процессы по реальным сетям
Модельное описание и изображение результатов моделирования должны иметь дружественные формы, которые соответствуют понятиям предметной области
Из-за сложности динамичных сетевых объектов нужно предусматривать моделирование на компьютер с минимально возможной выполненной людьми затратой труда
Способность моделей имитации к решению проблем в режиме реального времени
Высокоразвитая подсистема визуализации
Высокоразвитый интерфейс с пользователем
Способность интеграции с другими программными продуктами [1]

Моделирование сетевого объекта проходит в несколько этапов:

кодируется топология сетевого объекта, т.е. задание связей, параметров;
строится дерево и антидерево графа сетевого объекта;
построение топологических матриц инциденций и независимых контуров;
представление уравнений в подходящей для решения форме:

Следующий этап – разработка MIMD-решателя уравнений. Он включает в себя:

Выбирается численный метод для решения обычных дифференциальных уравнений. Одним из наиболее простых методов является метод Эйлера, согласно которому:
Задаются начальные условия и рассчитываются уравнения на i-ом шаге, при учете начальных условий;
Для выхода из цикла задается критерий точности или заявленное время интеграции:
Разработка С-программы в среде MPI

Использованная литература:

Svjatnyj V.A.: Virtuelle parallele Simulationsmodelle und Devirtualisierungsvorgang der Entwicklung von parallelen Simulatoren für dynamische Netzobjekte mit verteilten Parametern