<<
>>

3.3. Обобщённая блок-схема алгоритма программного комплекса экспертной системы имитационного моделирования

В литературе разделяют два вида программных комплексов имитационного моделирования - универсальные, предназначенные для различных целей, но имеющие специальные функции для решения одного конкретного вида задач, и предметно-ориентированные пакеты, служащие для решения специальных задач прикладного характера в той или иной области.

К преимуществам предметно-ориентированных пакетов можно отнести более детальную проработку предметной области и ориентацию на конечного пользователя. На рис. 23 представлена разработанная нами обобщённая блок-схема алгоритма программного комплекса экспертной системы имитационного моделирования динамики взаимодействия популяций в технологиях производства сырокопчёных колбас.

Ниже следует поэтапное описание работы алгоритма программного комплекса, представленного на рис. 23:

  1. «Запуск программы» (1) предполагает запуск исполняемого модуля, загрузку библиотек и файлов данных, подключение к базе данных. В случае многопользовательского режима работы: аутентификацию пользователя, формирование прав доступа к функциям и данным, предоставляемым пакетом, а также инициализацию процедур ведения журнала выполняемых операций.
  2. В случае успешного завершения предыдущей операции блоки условия «Модификация БЗ?» (2), «Работа со старыми данными?» (3), «Планирование эксперимента» (6) предоставляет пользователю выбор дальнейшего режима работы.

  1. При выборе режима «Модификация БЗ?» (2) загружается модуль «Управление БЗ» (4) реализующий механизмы добавления, коррекции и удаления данных содержащихся в базе знаний. К примеру, это может быть коррекция или добавление дифференциальных или иных моделей в банк моделей (рис. 20, 22). Следует отметить, что коррекция базы знаний может выполняться и в других блоках представленного алгоритма.
  2. Выбор режима «Работа со старыми данными?» (3) предполагает загрузку в память компьютера уже доступных и обработанных ранее экспериментальных или иных данных (например, коэффициентов динамических моделей взаимодействия популяций), необходимых для проведения вычислительного эксперимента.
    Данные загружаются из файлов или таблиц базы данных блок «Загрузка данных» (5), при необходимости корректируются, изменения сохраняются блок «Редактирование» (7).
  3. Для тех случаев, когда в целях получения необходимых сведений об объекте моделирования необходимо провести планирование эксперимента (активный эксперимент), предусмотрен режим работы «Планирование эксперимента» (6). Блок «Выбор плана» (8) предусматривает предоставление пользователю сведений и выбора одного из возможных вариантов планирования эксперимента (ПФЭ, ЦКП и т.д.), Блок «Ввод начальных данных» (11) предоставляет пользователю возможность ввести начальные данные необходимые для построения плана эксперимента в соответствии с выбранным вариантом. Блоки «Построение плана» (12) и «План эксперимента» (11) формируют и выводят на дисплей принтер или сохраняют в файл план эксперимента сгенерированный на основе введённых пользователем данных.
  4. Блок «Ввод экспериментальных данных» (9) предполагает выбор соответствующего представления данных, ввод результатов активного или пассивного эксперимента в память компьютера, сохранение их в файл или базу данных для дальнейшей работы.
  1. Блок «Статистическая обработка» (10) выполняет статистическую обработку экспериментальных данных и предоставляет пользователю отчёт. Отчёт выводится на дисплей, а также возможен вывод на печать, сохранение в файл. По результатам статистической обработки пользователь принимает решение о вариантах применения результатов эксперимента при формировании имитационных моделей.
  2. Блок условия «Выбор режима?» (13) предоставляет пользователю выбор режима генерации имитационных моделей или непосредственного проведения компьютерного эксперимента на основе моделей содержащихся в базе знаний,
  3. Блок «Расчёт коэффициентов регрессионных моделей» (14) производи параметрическую идентификацию регрессионных моделей представленных в базе знаний на основе экспериментальных данных (см.
    алгоритм представленный на рис. 18) . Блок «Статистическая обработка» (16) выполняет проверку значимости коэффициентов и адекватности полученных зависимостей экспериментальной выборке. Блок «Выбор рабочей модели» (18) осуществляет автоматический выбор наиболее адекватной (в смысле выбранного пользователем критерия) рабочей модели или предоставляет возможность «ручного» выбора модели. Для поддержки принятия решения при выборе рабочей модели, в блоке (18) предполагается графическое представление экспериментальных данных и результатов моделирования. Сформированные по результатам регрессионного анализа отчёты, включающие графики, выводятся на дисплей, а также могут быть выведены на принтер или сохранены в файл.

10.              Блок «Генерация детерминированных моделей» (17) осуществляет

генерацию дифференциальных моделей на основе базы знаний по парамет-

рам заданным пользователем. Частная реализация модели может быть сохра-

нена в базу данных или файл.

  1. В интегрированных моделях, основанных на дифференциальных и регрессионных моделях, при проведении компьютерного эксперимента используются зависимости, полученные в результате обработки экспериментальных данных. Что позволяет адаптировать имитационную модель для исследуемой технологической ситуации. Блок «Синтез интегрированной имитационной модели» (19) осуществляет генерацию имитационных моделей на основе базы знаний по параметрам заданным пользователем и «рабочим» регрессионным моделям, сформированным в блоках (14, 16, 18) рассмотренных ранее. Частная реализация модели может быть сохранена в базу данных или файл.
  2. Непосредственное проведение компьютерных экспериментов, на основе сгенерированных имитационных моделей осуществляется в блоках «Прогнозирование» (21) и «Имитационное моделирование» (22), которые предоставляют исследователю своего рода «компьютерный экспериментальный стенд». Результаты моделирования отображаются на дисплее в виде графиков, в случае необходимости возможен анимированный вывод информации. В процессе работы с исследуемой моделью пользователь имеет возможность изменять параметры модели и сравнивать между собой различные варианты её реализаций. Данные, сформированные по итогам работы, могут быть выведены на печать или сохранены в файл для дальнейшего анализа.

13.              На различных этапах представленного алгоритма пользователю

предлагаются отчёты по результатам проведённой работы. В блоке «Общий

отчёт» (20) осуществляется сборка всех отчётов и в случае необходимости

модификация, сформированный общий отчёт может быть выведен на печать

или сохранён в файл. В блоке условия «Закончить работу» (23) пользователь

принимает решение о дальнейшей работе с программой в случае завершения,

происходит сохранение и закрытие файлов, освобождение памяти и закры-

тие соединения с СУБД.

При проектировании визуальных сред моделирования особое внимание пришлось уделять проектированию численных библиотек. Прежде всего, пользуются уже разработанным программным обеспечением, что делает необходимым доступ к библиотекам, написанным на алгоритмическом языке Fortran (большинство из них исторически используют именно этот язык). В табл. 9 представлен ряд свободно распространяемых библиотек численных методов, пользующихся широкой популярностью при разработке программных комплексов.

Таблица 9. Библиотеки численных методов.

Название   библиотеки

Назначение библиотеки

BLAS

Систематизированная коллекция подпрограмм, реализует основные элементарные операции линейной алгебры. Используется для структуризации и ускорения работы программ высшего уровня, таких как решение систем линейных алгебраических уравнений,

FLOAT

Подпрограммы этого раздела вычисляют основные характеристики машинной арифметики.

LINPACK

Систематизированная коллекция подпрограмм, предназначенная для решения систем линейных алгебраических уравнений с матрицами различного типа.

MINPACK

Систематизированная коллекция подпрограмм, предназначенная для нахождения минимумов функционалов и решения систем нелинейных алгебраических уравнений.

LA

Подпрограммы этой группы реализуют основные матричные операции.

NAE_SLV

Группа подпрограмм, предназначенная для решения систем нелинейных алгебраических уравнений.

ODE_SLV

Группа подпрограмм, предназначенная для решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений.

DAE_SLV

Группа подпрограмм, предназначенная для решения систем обыкновенных алгебро-дифференциальных уравнений.

При использовании библиотек применяют специальные управляющие модули, цель которых облегчить использование методов и обеспечить автоматическую обработку потока сообщений, возникающих при решении конкретной задачи с тем, чтобы либо получить ответ с нужной точностью, либо диагностировать причину, по которой метод не может справиться с ней.

Реализация представленного алгоритма (рис. 23), посредством современной универсальной среды разработки приложений, позволило создать

эффективный программный пакет имитационного моделирования динамики взаимодействия популяций в технологиях производства сырокопчёных колбас.

 

<< | >>
Источник: Давыдов Лхтям Анверович. Имитационное моделирование динамики взаимодействия популяций микроорганизмов в технологияк производства сырокопчёных колбас. [Электронный ресурс]:  Дис.   ...   канд.   техн. наук  :   05.13.18   .-М.:  РГБ,   2005. 2005

Еще по теме 3.3. Обобщённая блок-схема алгоритма программного комплекса экспертной системы имитационного моделирования:

  1. Блок-схема математической модели двухтопливной комбинированной системы питания двигателя автомобиля для расчета расхода топлив представлена на рисунке 2.3. Она была разработана на основе моделей /50, 66, 86,90/.
  2. 3.1. Имитационное моделирование развития комплекса предприятий
  3. Блок-схсма математической модели двухтопливной комбинированной системы питания двигателя автомобиля для расчета расхода топлив представлена на рисунке 2.3. Она была разработана на основе моделей /50, 66, 86,90/.
  4. 2.3 АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОВ
  5. ОГЛАВЛЕНИЕ
  6.   ВВЕДЕНИЕ 
  7.   3.1. Модели взаимодействия популяций с учётом технологических воздействий 
  8. 3.3. Обобщённая блок-схема алгоритма программного комплекса экспертной системы имитационного моделирования
  9.   ГЛАВА 4. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ "BIOMOD"
  10.   4.1. Общая характеристика программного комплекса 
  11.   ЗАКЛЮЧЕНИЕ