Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№2
Ожидается:
16 Июня 2024
Статьи журнала №3 2018
Колонка редактора31. Моделирование транспортных потоков в среде AnyLogic [№3 за 2018 год]
Авторы: Шамлицкий Я.И. (2538357@mail.ru) - Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева (доцент), кандидат технических наук; Охота А.С. (okhota.sanya@mail.ru) - Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева (магистрант); Мироненко С.Н. (2538357@mail.ru) - Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева (аспирант );
Аннотация: В статье предложена методика моделирования транспортных потоков в среде моделирования. Была поставлена цель смоделировать участок дорожной сети г. Красноярска, для достижения которой необходимо решить две задачи: собрать данные по интенсивности транспортного потока на участке и разработать имитационную модель перекрестка. Для их решения выбрана среда моделирования AnyLogic. При проведения эксперимента по моделированию необходимы входные параметры, в данной ситуации – интенсивность прибытия транспортных средств и распределение автомобилей по направлению. Разработанная имитационная модель состоит из элементов дорожной сети, системы генерации агентов модели, блоков логики движения транспортных средств, элементов управления параметрами модели, модуля сбора статистики параметров агентов. В режиме исполнения модели отображается анимация, представляющая собой двухмерный план моделируемой системы с движущимися по ней транспортными средствами. Также есть функционал для переключения между двухмерным и трехмерным планами системы. В статистических данных учитываются время прохождения автомобилем участка дорожной сети, а также общая пропускная способность перекрестка. Методика проведения эксперимента представляет собой предварительную настройку имитационной модели на среднюю пропускную способность перекрестка (обычно этот момент наступает после того, как количество автомобилей, вышедших из модели с помощью компонента Sink, достигнет значения 20 тыс. и более), далее, изменяя время работы светофоров, запускается поочередно имитационная модель. По окончании серии прогонов выполняется расчет разности средних задержек жесткого и адаптивного регулирования, строятся графики, делаются выводы. В результате получается имитационная модель с методикой проведения эксперимента, которая может быть полезна при определении максимальной пропускной способности транспортных пересечений, планировании дорожной инфраструктуры и т.д.
Abstract: The article proposes a technique for modeling traffic flows in a simulation environment.
The goal was to simulate a section of the road network in Krasnoyarsk. The goal included the following tasks: to gather data on the traffic flow intensity at a site, to develop a simulation model of an intersection. The authors have chosen the AnyLogic modeling environment to solve the problems.
The simulation experiment requires the input parameters. I this case, they are the intensity of vehicles arrival and the distribution of vehicles by a direction.
The developed simulation model has the following structural elements: road network elements, model agent generation system, vehicle traffic logic blocks, model parameters control elements, and an agent statistics gathering module. The model execution mode allows displaying animation, which is a two-dimensional plan of the simulated system with moving vehicles. In addition, there is a functional for switching between a two-dimensional and three-dimensional system plan. The statistical data take into account the time a vehicle passes a road network segment, as well as the total intersection traffic capacity.
The procedure of performing the experiment is a preliminary tuning of a simulation model to the average traffic capacity of the intersection (this usually occurs after a number of vehicles exiting the model using the Sink component reaches 20 or more thousands). Then while changing the time of the traffic lights, the simulation model is started alternately. After finishing a series of runs, follows the calculation of the difference in the mean delay of hard and adaptive regulation, construction of the graphs, and making the conclusions.
As a result, we get a simulation model with an experimental technique that can be useful in determining the maximum traffic capacity at traffic intersections, planning road infrastructure, etc.
Ключевые слова: асудд, anylogic, моделирование, имитационная модель, испытанияKeywords: atcs, anylogic, modeling, simulation model, test
Просмотров: 10537
32. Программа расчета настроек регуляторов методом расширенных частотных характеристик [№3 за 2018 год]
Авторы: Марголис Б.И. (borismargolis@yandex.ru) - Тверской государственный технический университет (зав. кафедрой), доктор технических наук; Мансур Г.А. (gubran_ali@mail.ru) - Тверской государственный технический университет (аспирант);
Аннотация: В статье рассмотрена постановка задачи расчета настроек типовых общепромышленных регуляторов в системах автоматического управления технологическими объектами. Показана возможность применения критерия устойчивости Найквиста для расширенных частотных характеристик систем. Сформулирована задача обеспечения необходимого качества переходного процесса в замкнутой системе за счет обеспечения заданной степени колебательности. Получено условие заданной колебательности системы, обеспечивающее нахождение настроек регулятора на линии равного затухания. Рассмотрена расширенная частотная характеристика ПИД-регулятора для случая введения в нее составляющей в виде реального дифференцирующего звена. Получены формулы для нахождения настроек ПИД-регулятора с использованием расширенных частотных характеристик в виде параметрических зависимостей. Приведены соотношения, получающиеся из общих формул для ПИ- и ПД-регуляторов. На основе предложенного метода в среде MatLab разработана программа, позволяющая рассчитать оптимальные настройки регулятора по критерию минимального отклонения времени переходного процесса и перерегулирования от заданных значений. Приведены результаты расчета настроек ПИД-регулятора для контрольного примера и полученные линии равного затухания. Показаны наилучшие по критерию качества переходные процессы для каждой из линий равного затухания и оптимальный процесс, удовлетворяющий требуемым характеристикам качества. Показаны недостатки метода расширенных частотных характеристик в предложенной постановке. Рассмотрены возможности альтернативной постановки задачи синтеза настроек регуляторов и применение предложенных методов для нахождения настроек регуляторов в многоконтурных системах автоматического управления технологическими объектами.
Abstract: The paper considers the problem of calculating settings of typical general industrial controllers in automatic control systems for technological objects. It shows the possibility of applying the Nyquist stability criterion for extended system frequency characteristics. It also formulates the problem of ensuring the necessary quality of a transient process in a closed system due to the provision of the given degree of oscillation. The obtained condition for the given system oscillation ensures that the controller settings are located on the equal damping line. The paper considers the extended frequency characteristic of the PID controller for the case when a component is introduced into it as a real differentiating element. The authors have obtained the formulas for finding PID controller settings using extended frequency characteristics in the form of parametric dependencies. There are also relations obtained from general formulas for PI and PD controllers.
A program developed in MatLab based on the proposed method allows calculating optimal controller settings by the criterion of minimum deviation of transient time and overshoot from the set values. There are also the results of calculating PID controller settings for a control example and the obtained equal damping lines.
The paper presents the best transient processes for each of the equal damping lines and the optimal process satisfying the required quality characteristics. It also shows the disadvantages of the method of extended frequency characteristics in the proposed formulation. The paper considered the possibilities of alternative formulation of the problem of synthesizing controller settings and the application of the proposed methods for finding controller settings in multi-loop systems for automatic control of technological objects.
Ключевые слова: система автоматического управления, перерегулирование, оптимальные настройки, программа расчета, линия равного затухания, степень колебательности, переходный процесс, расширенная частотная характеристика, расчет настроек, регулятор, объект, критерий качестваKeywords: the system of automatic control, overshoot, optimal settings, calculation program, equal damping line, oscillation degree, transient response, extended frequency response, calculation of settings, controller, subject, quality criteria
Просмотров: 8553
33. Мультиагентное моделирование процессов распространения массовых эпидемий с использованием суперкомпьютеров [№3 за 2018 год]
Автор: Лапшина С.Ю. (lapshina@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН – филиал ФНЦ НИИСИ РАН (начальник научно-организационного отдела);
Аннотация: В статье рассматривается возможность использования современных суперкомпьютеров при решении ресурсоемких задач мультиагентного моделирования процессов распространения массовых эпидемий на основе теории роста перколяционных кластеров. Мультиагентная перколяционная модель в задачах определения карантинных зон при распространении эпидемий предполагает формирование решетки взаимодействия представителей популяции, моделирование среды распространения заболевания, сбор информации о численности населения, реализацию параллельного алгоритма многократной маркировки перколяционных кластеров с механизмом линковки меток, визуализацию полученных результатов. Описываются усовершенствованный для применения на многопроцессорной системе вариант алгоритма многократной маркировки перколяционных кластеров Хошена–Копельмана, а также действующий прототип его реализации, разработанный в МСЦ РАН. Данный алгоритм может быть использован в любой области в качестве инструмента дифференцирования кластеров решетки большого размера, так как ему на вход подаются данные в не зависимом от приложения формате. Демонстрируется возможность выявления зависимостей латентных периодов распространения эпидемий от вероятности инфицирования агрегатов популяционных представителей и формирования пороговых значений перехода локальных эпидемий в крупномасштабные пандемии. Задав латентный период, вероятность инфицирования и очаг заражения, можно определить круг городов, где можно ожидать инфицирование. Эта информация используется для определения радиуса карантинной зоны. Если в некотором городе обнаружен очаг заболевания и латентный период уже закончился, то с помощью данного инструмента определяется зона, которую нужно изолировать от внешнего мира. В работе приводятся оценки времени выполнения алгоритма многократной маркировки перколяционных кластеров Хошена–Копельмана при различных значениях входных параметров на двух высокопроизводительных вычислительных системах, установленных в МСЦ РАН, – МВС-100К и МВС-10П.
Abstract: The paper considers the possibility of using modern supercomputers to solve resource-intensive problems of multi-agent simulation of the advance of mass epidemics based on the percolating cluster growth theory.
In the problems of determining quarantine zones in advance of epidemics a multi-agent percolation model supposes the formation of an interaction grid of population representatives, modeling of a disease distribution medium, the collection of information on the population size, the implementation of a parallel algorithm for multiple marking of percolating clusters with a tagging mechanism, and result visualization.
The article describes an improved variant of the algorithm of multiple marking of Hoshen-Kopelman percolation clusters for a multiprocessor system, as well as a working prototype of its implementation developed at the JSCC RAS (Branch of SRISA). This algorithm can be used in any area as a tool for differentiating large-size lattice clusters, since it has the input in a format that is independent of the application.
The paper demonstrates the possibility of revealing the dependencies of latent periods of epidemic spread on the probability of infecting aggregates of population representatives and the formation of threshold values for the transition of local epidemics into large-scale pandemics. After setting a latent period, the chance and the source of infection one can determine the range of cities where infection can be expected. This information is used to determine the radius of a quarantine zone. If a hotbed of disease is found in some city and the latent period has already ended, then this tool might help to determine a zone to be isolated from the outside world.
The article also provides estimates of the execution time of the multiple-labeling algorithm for Hoshen-Kopelman percolating clusters for different values of input parameters in two high-performance computing systems installed in the MSC
RAS – MVS-100K and MVS-10P.
Ключевые слова: мультиагентное моделирование, теория перколяции, перколяционный кластер, распространение эпидемий, высокопроизводительные вычислительные системыKeywords: multi-agent simulation, theory of percolation, percolation’s cluster, advance of an epidemic, high-performance computing systems
Просмотров: 5879
◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4
