Засоби середовища AnyLogic для імітаційного моделювання систем

 

Для опису об’єкту в середовищі AnyLogic використовується низка понять, до котрих входять: класи й змінні.

Активний об’єкт є екземпляром класу активного об’єкту. Для створення моделі AnyLogic, необхідно створити класи активних об’єктів (або використовувати стандартні об’єкти бібліотек AnyLogicТМ) і визначити зв’язки між ними. Активний об’єкт визначається власною структурою (складом об’єктів, з яких він складається) й поведінкою, відповідно до якої змінюється його стан впродовж експерименту. Коренем ієрархії включень екземплярів класів активних об’єктів є клас активного об’єкту, який по замовченню отримує ім’я main, який є моделлю, що розробляється і яка представлена єдиним екземпляром з ім’ям root.

AnyLogicТМ інтерпретує графічні класи створюваних активних об’єктів в класи JavaТМ. Тому мова моделювання AnyLogicТМ дозволяє користуватися усіма перевагами об’єктно-орієнтованого програмування: наслідуванням, поліморфізмом і т.і.

Наслідування дозволяє значно спростити процес розробки моделей. При цьому, створивши будь-який базовий клас об’єкту з певними характеристиками, можливо використовувати його характеристики в наступних підкласах, доповнюючи їх при наступній модифікації об’єкту.

Активні об’єкти можуть вміщувати вкладені об’єкти з будь-яким рівнем вкладення. Це дозволяє виконувати декомпозицію моделі на будь-яку кількість рівнів деталізації.

Інкапсуляція об’єктів дозволяє приховувати неважливі, для конкретного втілення, деталі об’єкту, який моделюється.

Активні об’єкти взаємодіють з оточенням за допомогою тільки власних інтерфейсних елементів. Це дозволяє розділити внутрішню побудову об’єкту і будь-яку інформацію про його оточення, що дозволяє створювати систему з складною структурою і копіювати створений активний об’єкт.

Змінні в моделі визначають стан динамічного об’єкту. Вони змінюють власні значення з часом, відповідно законам функціонування системи.

Змінні можуть бути внутрішніми або інтерфейсними. Інтерфейсні змінні є спрямованими: змінні можуть визначатися в одному активному об’єкті, а використовуватися в інших.

Змінні можуть бути скалярного або векторного типу. Скалярні типи в процесі роботи моделі можуть задаватися також у вигляді графіків.

Векторний тип визначається як прямокутна матриця. AnyLogic вміщує досить багато засобів обробки матриць.

Також змінні можуть бути представленими як масиви. Масиви використовуються для представлення багатомірних масивів дійсних значень.

Формули, системи алгебраїчних і диференційних рівнянь дозволяють описувати безперервну зміну значень змінних. Рівняння можливо записувати як для скалярних змінних, так і матриць. Рівняння і формули можуть бути зв’язаними з активними об’єктами і любим станом виконання моделі. Диференційні рівняння задаються у формі Коші – , де – арифметичний вираз, до якого може входити спеціальний символ t, котрий позначає модельний час. Алгебраїчні вирази подаються у вигляді , де х – змінна типу double чи матричного типу. Для кожної системи рівнянь повинні наявно визначені невідомі змінні за допомогою оператора find (x,y,t,…). Ім’я змінної або виклик функції можливо вставити в рівняння за допомогою майстра автоматичного вводу, який є списком, котрий вміщує: змінні, параметри і функції, які розташовано за алфавитом. Можливо лише вибирати ім’я зі списку і воно автоматично буде розміщено у виразі.

AnyLogic використовує бібліотеку чисельних методів розв’язання систем звичайних диференційних рівнянь (як лінійних, так і нелінійних), алгебраїчних рівнянь для будь-яких комбінацій змінних для жорстких і нежорстких систем. При проведенні комп’ютерних експериментів користувач може самостійно вибирати чисельний метод або дозволити зробити це виконавчій системі, яка вибере найкращій.

Параметри це певні характеристики об’єкта, які не можуть змінюватись у зовнішньому середовищі. Для об’єкта вони є статичними величинами. Параметри об’єкта можуть змінюватися у різних експериментах або інтерактивно у ході експеримента користувачем, для чого використовуються слайдери, вікна редагування або безпосередньо у дереві кореневого об’єкту – root. Параметри поділяються на прості й динамічні. Простий парметр – це константа, значення котрої не змінюється при відпрацюванні моделі. Динамічний параметр – має іншу природу й звернення до нього викликає виконання певної функції, яка проводить обчислення й формує нове значення певного типу.

Візуалізація змін значень змінних, значення котрих залежать від часу, а також фазові діаграми легко отримуються при введенні нового графіку й включення у нього всіх змінних, значення котрих необхідно отримати простим переміщенням їх з дерева змінних і параметрів проекту. Масштабування графіків відбувається автоматично, при цьому можливо змінювати й вибирати кольори графіків, розміщувати кілька графіків в одному вікні тощо. Також можливо побудувати комп’ютерну анімацію поведінки процесу, визначивши графічні елементи, які відображають процес.

Користувач може визначити довільну кількість комп’ютерних експериментів й виконати будь-який з них. При цьому експерименти можуть бути різних типів, а також можливо встановлювати, в кожному з них, власні параметри й численні значення для всіх об’єктів моделі від котрих залежить поведінка моделі.