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1、年第期计算机仿真总第!∀期用于自动化制造系统仿真的一种新颖的实时动画技术肖田元刘青清华大学自动化系武汉工业大学自动化系摘要目前国内外普遍采用离散事件系统仿真方法对自动化制造系统进行分析。由于这类系统中一般都具有物料贮运系统,制造过程的离散性及运输设备运动#的连续性在系统中并存采用按用户设定的时间间隔利新仿真动画画面∃目前国内外流行,的仿真语言大多采用这种方法%就可能造成数据丢失或画面与模型的不一致性。本文介绍了&∋,((仿真软件所采用的一种新颖的实时动画技米它基于异步,,,预报检测机制较好地解决了这一技米难题专家鉴
2、定认为这一方法具—有独创性—。关键词实时动画异步)预报)检测机制前言,、、、八十年代初以来得到迅速发展的制造系统的仿真技术广泛应用于其规划设计运行,,分析的各个阶段成为制造系统管理者和制造工程师的强有力的支撑工具大大减少了投资,,。风险加速了系统实施提高了系统的效益,用于,与过去的仿真技术不同制造系统的仿真软件一个明显的特点是仿真动画日益引,起人们的重视这一方面是计算机技术及计算机图形学的迅速发展为仿真动画的实现提供了,。技术基础另一方面则是由于制造系统的仿真特点所决定的,。从仿真的角度看制造系统的仿真大多属于离散事件系
3、统仿真由于这类系统的非结构,,性及内部固有的随机因素影响人们用传统的分析方法难以得到对系统的中肯评价采用一,、般的离散事件系统仿真技术往往得到的是在统计意义下的系统性能可理解性可验证性、因。“”差而影响了仿真效能发挥工厂的管理者或制造工程师们迫切希望观察到模型的实际,。动态过程仿真动画则是最为直观地表现模型行为的方法形象逼真的动画画面既可用于检,、生、验模型的正确性更可为决策者或制造工程师观察设计方案未来的执行情况产水平设备、人、资源的使用情况等。从而使仿真结果更令人信服。因而国外陆续出现了具有动画力,,,,2功能的专用于
4、制造系统的仿真软件如∗+,−∋−.&,/(((&∋∗0)1&0/∋∗(&∋3,。4∗1,−564∗1,−5)∗&∋等,“”面向制造系统的仿真软件在动画技术上主要采用两种方法一种是幻灯片式的后处,,理技术即将仿真模型的行为轨迹连同仿真钟值全部保存下来然后作为动画的驱动数据实现模型画面的刷新。这种方法的缺点是需要大量的存储开销,动画画面不能交互控制以及易于产生仿真模型与动画画面的不一致性。另一种则是交互式动画技术,即仿真模型执行与动,“”。,画画面刷新并发它采用按用户设定的时间片来实现两者的同步实践表明这些仿真软,,因件并未真
5、正解决两者的同步问题数据丢失或模型与动画画面的不一致性经常发生而产,。生不正确的仿真结果或逻辑上不正确的动画画面影响了仿真的效能3&∋7(的实时动画技术一体化制造仿真软件&∋((∃&89:;<=9:>∋=8?≅=:9?<Α8;(ΑΒ?Χ=9ΑΔ8(Δ≅,Ε=<:%用于自是,它动化制造系统仿真的通用软件是由清华大学自动化系和北京计算机应用和仿真技术研究所共同研究开发的。该软件具有结构化非语言建模环境,实现了仿真模型的数据驱动,特,别是它提供了交互式实时仿真动画与实时监控环境及灵活的仿真结果输出功能有关。&∋77的详细情况可
6、参阅文献ΦΓ,在研究开发&∋((过程中我们认真分析了国际上流行的各种具有动画功能的仿真软,,,件结果表明基于离散事件系统仿真方法的各类仿真语言当用于自动化制造系统仿真分,析时简单地采用设定时间间隔的方法刷新动画画面并实现仿真模型与动画的同步难以避,。。免数据丢失也不可能实现仿真模型执行与动画的真正同步下面将详细地分析这一问题,,而实时仿真动画要求模型执行与动画刷新同步这种同步不仅反映在时间上且反映在,。数据上即模型的行为数据必需实时地在动画画面上反映出来仿真模型运行时仿真钟是由,。,它事件来驱动的呈现出跳跃性这对于一般不要
7、求动画的仿真来说是比较方便的可以跨,。,,过不活动周期提高仿真模型执行效率然而当要求实时动画刷新时由于动画刷新的速度、,限制以及动画画面连续性要求∃尤其对具有连续运动特性的设备%简单地采用事件调度法推进会带来仿真动画失步问题。此种情况在于动画刷新速度赶不上模型执行速度,从而出现,。一幅画面尚未刷新完毕下一事件却已经发生了,解决失步问题的方法之一是采用固定增量法推进仿真钟∃即设定时间片%仿真模型与,,仿真动画轮换执行在每一个时间片的结束时刻同步目前流行的用于制造系统的仿真语言大多采用这种方法。这种方法的实质是Η在一个时间片内
8、,若有多个事件发生,则均认为是在,,该时间片结束时刻发生的从而动画画面上反映的仅仅是最后事件发生时的系统状态这就,而“”“”。可能造成数据丢失其同步仅仅是在时间片范围内的同步为了减少在同一时间片内,只,发生多个事件的概率能将时间片划分得很小∃即使这样也难以避免因为系统中的事件,。发生具有很强的随机性%从
