Лабораторная работа № 1 «Создание модели прыгающего мяча»

Цель работы: знакомство с интерфейсом программы, освоение технологии имитационного моделирования, реализованной в программе AnyLogic.

Шаг 1. Создание новой модели «с нуля»

1.1 После запуска программы AnyLogic выберите в меню Файл пункт Создать − Модель, как представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 – Создание новой модели

1.2 В появившемся окне настроек модели, нужно изменить имя  создаваемой модели и выбрать директорию сохранения модели, пример представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Окно настроек модели

 

1.3       Далее следует выбрать пункт Начать создание модели «с нуля» и завершить создание модели нажатием кнопки Готово, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3 – Выбор способа создания модели

 

Шаг 2. Создание дополнительного класса активного объекта

2.1              Чтобы создать класс активного объекта нужно, руководствуясь рисунком 5, нажать правой кнопкой мыши на уже имеющийся класс Main и в контекстном меню выбрать СоздатьКласс активного объекта.

Рисунок 5 – Создание класса активного объекта

 

2.2              В открывшемся окне необходимо изменить имя класса предложенное по умолчанию «MyClass» на Ball и подтвердить создание нажатием кнопки Готово.

2.3              Удостоверьтесь, что бы результат Ваших действий соответствовал рисунку 6. Слева в окне Проект должен появиться класс «Ball» и открывшаяся диаграмма класса активного объекта.

Рисунок 6 – Результат создания дополнительного класса

 

Шаг 3. Добавление объектов Параметр на диаграмму класса и их настройка 

3.1              Для того чтобы добавить необходимые Параметры нужно основываясь на рисунке 7, справа в окне Палитра выбрать вкладку Основная и перетащить значок Параметр на диаграмму.

Рисунок 7 – Добавление объекта параметр

 

3.2              В открывшемся окне свойств параметра, в поле Имя введите: g, а в поле Значение по умолчанию введите: 9.81, пример виден на рисунке.

Рисунок 8 – Изменение свойств параметра

 

3.3                   По технологии предыдущего пункта необходимо добавить на диаграмму четыре объекта Параметр со следующими Значениями по умолчанию: k: 0.02; r: 20; x0: 100; y0: 200, результат Ваших действий показан на рисунке 9.

Рисунок 9 – Результат добавления объектов Параметр

Шаг 4. Добавление на диаграмму объектов Накопитель, изменение их свойств и задание зависимостей переменных

4.1 Теперь добавим на диаграмму Ball четыре Накопителя – динамические переменные, которые  находятся в окне Палитра на вкладке Системная динамика, как показано на рисунке 10:

Рисунок 10 – Добавление накопителей на диаграмму

 

4.2 Далее необходимо изменить свойства накопителей в соответствии с рисунками 11, 12, 13.

Рисунок 11 – Свойства накопителя x

 

Рисунок 12 – Свойства накопителя y

Рисунок 12 – Свойства накопителя vy

 

4.3 После того как свойства объектов будут изменены проверьте что бы результат Ваших действий отраженный на диаграмме соответствовал рисунку 13.

Рисунок 13 – Получившиеся зависимости переменных

На диаграмме автоматически появятся тонкие голубые стрелки.  Стрелка, направленная от переменной vx к переменной x означает, что переменная vx упоминается в формуле переменной x. Стрелки зависимостей рисуются автоматически, всегда синхронизированы с формулами переменных и автоматически появляются или исчезают на диаграмме, как только переменная появится в формуле или будет исключена. Для улучшения наглядности можно редактировать внешний вид стрелок зависимостей, а именно изменять их цвет и радиус закругления.

 

Шаг 5. Определение поведения активного объекта

5.1 Следующим шагом будет представление поведения мяча в стейтчарте, который состоит из Начала диаграммы состояний, одного состояния  и одного перехода, их необходимо перенести из панели Палитра на диаграмму Ball, это видно на рисунке 14.

Рисунок 14 – Добавление объектов диаграммы состояний

 

5.2 Переход должен срабатывать при выполнении условия касания поверхности земли при движении мяча вниз, которое можно записать выражением: y <= r && vy < 0, оно будет записано в поле При выполнении условия окна свойств перехода, при выполнении данного условия мяч отскакивает, то есть его скорость меняет свой знак на противоположный и уменьшается на долю k, моделирующую потерю энергии при отскоке, что отражено в поле Действие окна свойств перехода: vy=-(1-k)*vy, как представлено на рисунке 15.

Рисунок 15 – Свойства перехода transition

 

 

Шаг 6. Создание объектов презентации

 

В модели строится двумерное динамическое представление, которое показывает, что происходит с моделью с течением времени. Презентация позволяет более наглядно представить динамику моделируемой системы, т. е. поведение ее во времени.

Для презентации геометрических фигур, например окружности, их параметры – координаты, радиус, цвет и т.п., связываются с переменными и параметрами модели. Изменение переменных модели во времени приводит к изменению во времени внешнего вида геометрических фигур, что позволяет наглядно представить динамику моделируемой системы.

 

6.1 Для модели Balls в диаграмме Main нужно построить изображение мяча в виде закрашенной окружности на цветном фоне, справа нужно разместить поля с «бегунками» как представлено на примере, на рисунке 16.

Рисунок 16 – Создание объектов презентации

 

Геометрические фигуры и текстовые объекты находятся на вкладке Презентация окна Палитры, а «бегунки» расположены на вкладке Элементы управления.

6.2 Далее добавим вложенный объект, путем перетаскивания из окна Проект класса активного объекта Ball на диаграмму Main, как представлено на рисунке 17.

Рисунок 17 – Перемещение вложенного объекта  Ball

 

Шаг 7. Связывание объектов презентации диаграммы Main с установленными параметрами диаграммы Ball

7.1 Следущее, что Вы должны сделать, это связать объекты презентации диаграммы Main с установленными параметрами диаграммы Ball. Для этого выделите объект овал, который собственно и является мячом, и измените его свойства согласно рисунку 18.

 

Рисунок 18 – Свойства объекта Овал

 

7.2 Затем необходимо в свойствах бегунков установить их связь с параметрами диаграммы Ball и установить минимальное и максимальное значения, это представлено на рисунках 19, 20, 21.

Рисунок 19 – Свойства объекта slider_g

 

Рисунок 20 – Свойства объекта slider_k

 

Рисунок 21 – Свойства объекта slider_r

После выполнения описанных действий, можно сказать, что модель Balls готова к запуску.

 

Шаг 8. Запуск модели Balls на выполнение

 

8.1              Запуск производится клавишей F5, либо кнопкой Запустить  на панели инструментов. При запуске эксперимента AnyLogic автоматически производит построение запускаемой модели. Поэтому в случае обнаружения ошибки Вам будет показано сообщение об ошибке, а более подробная информация будет выведена в панель Консоль.

При отсутствии ошибок откроется окно презентации эксперимента, которое содержит кнопку Запустить модель и открыть презентацию класса Main, как на рисунке 22.

 

Рисунок 22 – Страница настроек эксперимента

 

8.2 После запуска модели с помощью кнопки Запустить модель и открыть презентацию класса Main, откроется окно презентации либо эксперимента, либо одного из активных объектов запущенной модели, это видно на рисунке 23.

Рисунок 23 – Страница настроек эксперимента

 

Шаг 9. Навигация по модели

Расположенный в панели управления окна презентации выпадающий список Навигация открывает организованный в виде дерева список объектов модели, обеспечивая простую навигацию по модели и быстрый доступ к любым ее объектам. Корнем дерева объектов является корневой объект запущенного эксперимента. Если структура модели меняется во время выполнения модели, то эти изменения тут же отображаются в дереве объектов модели, что можно увидеть на рисунке 24.

Рисунок 24 – Дерево объектов модели

 

9.1 Если выбрать объект Ball (рисунок 25), то мы увидим его структурную диаграмму с динамично изменяющимися значениями переменных Y и Vy.

Рисунок 25 – Выбор объекта Ball

 

AnyLogic поддерживает различные инструменты для сбора, отображения и анализа данных во время выполнения модели. Простейшим способом просмотра текущего значения и истории изменения значений переменной или параметра во время выполнения модели является использование окна инспекта.

 

9.2 Щелкните мышью по значку переменной в окне презентации. Будет отображено небольшое желтое окно, как на рисунке 26.

Рисунок 26 – Окно испекта

 

9.3 Установите подходящий размер окна путем перетаскивания мышью нижнего правого угла окна инспекта. Чтобы переключить окно инспекта в режим графика щелкните мышью по символу графика , находящегося в правом верхнем углу окна инспекта. Если нужно, переместите окно, перетаскивая его мышью за панель названия окна, как представлено на рисунке 27.

SNAGHTML36c74a67

Рисунок 27 – Изменение размера инспекта