2.3.2. Язык описания объекта, транслятор, система управления базами данных, монитор

Типовой состав системы автоматизированного моделирования включает графический и/или текстовый язык описания объекта, с помощью которого пользователь вводит в систему моделируемую схему.

Языки моделирования – это специальные языки программирования, обычно графические, т. е. имеющие графические аналоги основных своих синтаксических конструкций, позволяющие создавать строгие (поддающиеся однозначному переводу на машинные языки) описания моделей различных объектов.

Первоначально для этих целей использовались обычные языки программирования или их макрорасширения (SLAM, Simula). Необходимость введения специальных языков моделирования была обусловлена желанием упростить процедуру общения специалиста в определенной предметной области с ЭВМ. Поэтому многие языки являются предметно-ориентированными, включают в себя семантику определенной области применения. Кроме того, многие современные системы автоматизированного моделирования содержат как бы несколько уровней языка, рассчитанных на разных пользователей и разные задачи. Примером является среда MATLAB, имеющая в своем составе пакеты Simulink, SimMechanics, SimPower и др., с которыми можно работать на уровне графических описаний. Однако использование наряду с этим текстового языка программирования среды MATLAB позволяет существенно расширить круг возможностей. Часто текстовые языки моделирования создаются как расширения какого-нибудь языка программирования (С, Fortran, Java). Например, в пакете AnyLogic в качестве языка моделирования принят язык Java.

Расширение аппаратных возможностей ЭВМ привело к появлению графических языков, наиболее удобных для исследователя-непрограммиста. В настоящее время использование графических языков стало стандартом в автоматизированном моделировании. В современных графических средах пользователь не имеет дела с системами уравнений. Основным способом моделирования объектов макроуровня, в частности мехатронных систем, является компонентное моделирование, которое может рассматриваться как частный случай объектно-ориентированного моделирования.

Идея данного метода состоит в том, чтобы заранее сформировать

типовые компоненты заданного класса объектов, которые затем группируются в библиотеки и хранятся в базе данных системы моделирования.

Для технических систем декомпозиция на компоненты обычно не составляет проблемы. Метод компонентного моделирования хорошо сочетается с графическим способом задания информации, однако он был разработан еще тогда, когда возможности ЭВМ не позволяли полностью реализовать графический интерфейс, т. е. задавать модель путем изображения ее на экране ЭВМ в виде графического объекта.

Важной привлекательной стороной компонентного моделирования является то, что понятие компонента (структурного примитива) не абсолютно, каждый иерархический уровень моделирования имеет свои примитивы. В процессе проектирования объект детализируется до заданного иерархического уровня, и для его представления используется соответствующая библиотека структурных примитивов.

При этом структура может описываться различными типами иерархических схем, включающих как структурные (направленные), так и

«физические» (ненаправленные) компоненты. Набор типовых компонентов может рассматриваться как специальный предметно-ориентированный язык моделирования в данной области.

Среди других достаточно типовых характеристик современных языков моделирования можно отметить возможность моделирования параллельно протекающих процессов; возможность учета и отображения структурных изменений в моделируемой системе; мощные логические возможности, не уступающие логическим возможностям универсальных языков, а иногда и превосходящие их; наличие средств для моделирования случайных событий и процессов, а также инструментов для статистической обработки результатов.

Транслятор языка описания объекта преобразует исходное описание проекта в формат, пригодный для моделирования. В случае если язык описания объекта графический, транслятор с этого языка является частью графического интерфейса.

Система управления базами данных (СУБД) отвечает за хранение библиотек моделей компонентов графических представлений, а также составленных пользователем моделей. Базы разделяются на справочные и рабочие.

СУБД обеспечивает поиск и подключение моделей компонентов, запрашиваемых пользователем через графический интерфейс; обновление, замену и удаление моделей; расширение библиотек за счет ввода новых моделей.

Управляющая оболочка САМ (монитор) обеспечивает интерфейс между функционирующим математическим ядром и пользователем, осуществляет вызовы нужных программ и делает работу с системой удобной для пользователя.