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 Создать
− Класс
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.
Рисунок
27 – Изменение
размера
инспекта