Моделирование работы аэропорта и составление расписания взлёта и посадки самолётов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра информационных систем и технологий

Курсовой проект

Тема: Моделирование работы аэропорта и составление расписания взлёта и посадки самолётов



Введение

Данная курсовая работа по теме: «Моделирование работы аэропорта и составление расписания взлёта и посадки самолётов» имеет следующее задание

Самолёты прибывают для посадки в район аэропорта каждые 10±5 минут. Аэропорт имеет аэродром, представляющий собой одну основную взлётно-посадочную полосу, находящуюся вблизи аэровокзала, и запасную полосу, необходимую в экстренных ситуациях. Прибывший самолёт получает разрешение на посадку, если взлётно-посадочная полоса свободна. Самолёт выполняет полёт по кругу и возвращается к аэропорту каждые 4 минуты, если полоса занята. Если после пятого круга самолёт не получает разрешения на посадку, он отправляется на запасной аэродром. Каждые 10±2 минуты к взлётно-посадочной полосе подруливают готовые к влёту машины и получают разрешение на взлёт, если полоса свободна. Для взлёта и посадки самолёты занимают полосу ровно на 2 минуты. Полоса предоставляется взлетающей машине, если при свободной полосе одновременно один самолёт прибывает для посадки, а другой - для взлёта.

Смоделировать работу аэропорта в течение суток. Подсчитать количество самолётов, которые взлетели, сели и были направлены на запасной аэродром. Определить коэффициент загрузки взлётно-посадочной полосы. Выявить оптимальные (рациональные) интервалы времени для взлёта и посадки. При эксплуатации проекта обеспечить возможность задания пользователем значений интервалов взлёта и посадки машин, а также времени моделирования.

Актуальность подобных задач в нашем мире не вызывает сомнения, поскольку благодаря предварительно смоделированной системе удается гораздо быстрее и дешевле выяснить наиболее сложные и случайные моменты работы реальной системы, вычислить ее временные и иные характеристики.

Целью моделирования является нахождение наиболее эффективного варианта решения какой-либо задачи.

Оптимальным вариантом решения приведенной задачи будет использование имитационного моделирования. Для решения одним из аналитических методов, базирующихся на теории массового обслуживания, ее следует предварительно упростить, что, естественно, скажется на точности и достоверности полученных результатов. Использование языков программирования при решении задачи так же не является оптимальным методом, так как разработчик столкнется с трудностями машинной реализации программы моделирования.

моделирование программный аэропорт



1. Основная часть

1.1 Постановка задачи

Самолёты прибывают для посадки в район аэропорта каждые 10±5 минут. Аэропорт имеет аэродром, представляющий собой одну основную взлётно-посадочную полосу, находящуюся вблизи аэровокзала, и запасную полосу, необходимую в экстренных ситуациях. Прибывший самолёт получает разрешение на посадку, если взлётно-посадочная полоса свободна. Самолёт выполняет полёт по кругу и возвращается к аэропорту каждые 4 минуты, если полоса занята. Если после пятого круга самолёт не получает разрешения на посадку, он отправляется на запасной аэродром. Каждые 10±2 минуты к взлётно-посадочной полосе подруливают готовые к влёту машины и получают разрешение на взлёт, если полоса свободна. Для взлёта и посадки самолёты занимают полосу ровно на 2 минуты. Полоса предоставляется взлетающей машине, если при свободной полосе одновременно один самолёт прибывает для посадки, а другой - для взлёта.

Смоделировать работу аэропорта в течение суток. Подсчитать количество самолётов, которые взлетели, сели и были направлены на запасной аэродром. Определить коэффициент загрузки взлётно-посадочной полосы. Выявить оптимальные (рациональные) интервалы времени для взлёта и посадки. При эксплуатации проекта обеспечить возможность задания пользователем значений интервалов взлёта и посадки машин, а также времени моделирования.

Решение задачи:

Моделирование начинается с построения концептуальной модели. Итак, ресурсы. Имеются две взлётно-посадочные полосы, одна из которых имеет преимущество в том, что она находится вблизи аэровокзала, т.е. сажать самолёт на запасную полосу аэропорту невыгодно по финансовым соображениям. Интервалы времени процессов взлёта и посадки постоянны и равны двум минутам. Самолёту, которому не удаётся сесть на основную полосу, даётся возможность уйти на вынужденный круг (4 минуты). Если после пятого круга самолёт не получает разрешения на посадку, он отправляется на запасной аэродром (20 минут потерянного времени, топлива и доставка пассажиров на аэровокзал).

На любом промежутке времени работы аэропорта возможные следующие ситуации: 1) только один борт просит посадку; 2) несколько самолётов просят посадку, причём её следует дать борту, совершившему большее количество кругов; 3) только один борт просит взлёт; 4) один борт просит посадку, а другой взлёт, причём полоса предоставляется взлетающей машине; 5) запросы на взлёт и посадку не поступали.

1.2 Q-схема системы и ее описание

Для описания СМО, как непрерывно-стохастических процессов, используют Q-схемы, отражающие элементы и структуру СМО. В соответствии с построенной моделью и символикой Q-схем структурную схему данной СМО можно представить в виде,

Источник И1 и И2 обозначает источник поступления заявок, из которого в канал попадают сообщения. Перед поступлением заявок в канал проверяется состояние канала, при занятости канала К сообщения ожидают обработки.

1.3 Описание машинной программы решения задачи

Программа для решения данной задачи создана в среде Visual Basic. Самолеты поступают на посадку и если полоса свободна то происходит посадка. Если занята, то самолет делает круг в 4 мин. Самолеты поступают на взлет если полоса свободна, то происходит взлет, если занята самолет ожидает освобождение полосы. Для реализации программы используются следующие переменные:

Time - время работы аэропорта в минутах;

TonU - время взлёта очередной машины; TonD - время посадки очередной машины; DIAG - параметр диагностики или тестирования (отладка программы), возможность печати промежуточных данных; Tdown - интервал посадки(мин);

Tup - интервал взлёта(мин); Tunit - время взлёта-посадки (2 мин); NU - число взлетевших машин; ND - число посаженных машин на основном аэродроме; NZ - число посаженных машин на запасном аэродроме; NUN - должны были взлететь; NDN - должны были сесть; Num - № самолёта; NNN - число самолётов одновременно в воздухе;

NO - количество обслуженных самолётов, т.е. взлетевших и приземлившихся; NDZ - число посаженных машин на запасном аэродроме с вынужденным уходом на круг;

Массивы:

M(1000) - массив для запоминания номеров борта самолёта, ушедшего на круг; Tcircle(100) - подсчёт числа кругов бортов с номерами М(Num), ушедших на круг;

TonDc(100) - время заходов на посадку бортов с номерами М(Num), ушедших на круг; С(100) - счётчик количества кругов борта № М(Num);

Листинг программы приведен в приложении.



1.4 Блок- схема



1.5 Результаты моделирования

Выводы: Общее количество обслуженных самолетов 488, приземлились на основном аэродроме 196, с вынужденным уходом на круг ушли 0, на запасном аэродроме приземлились 96 самолетов.

Выводы: Общее количество обслуженных самолетов 431, приземлились на основном аэродроме 287, с вынужденным уходом на круг ушли 143, на запасном аэродроме приземлились 0 самолетов.

Выводы: Общее количество обслуженных самолетов 500, приземлились на основном аэродроме 400, с вынужденным уходом на круг ушли 0, на запасном аэродроме приземлились 0 самолетов.

1.6 Описание возможных улучшений в работе системы

Работа данной системы моделируется за конкретный промежуток времени, следовательно, основной задачей оптимизации является нахождение условий, при которых обрабатывается максимальное количество заявок. Для этого следует повышать интенсивность поступления заявок.

Анализируя исследования системы можно сделать выводы, что наиболее оптимальное время поступления заявок составляет 2 и 10 мин. Изначально заданное время обслуживания самолетов является оптимальным 2 мин.



Заключение

Имитационное моделирование было выполнено в Visual Basic и имеет в общем случае преимущество над аналитическим способом, как более универсальное, наглядное и приближенное к реальности. Модель решения поставленной задачи с интенсивностью поступления самолётов 2 и 10 и обслуживанием 2 мин является оптимальным. Так как число обслуженных самолетов значительно выросло и число самолетов с вынужденным уходом на круг равен 0.

Выбор того или иного варианта в реальном мире оправдывается имеющимися средствами, возможностями или целями, а потому он зависит от ситуации. Но актуальность моделирования или расчета не снижается, поскольку это существенно помогает прогнозировать результат, что удешевляет производство или другие разработки.



Список используемой литературы

1. Советов Б.Я., Яковлев С. А. Моделирование систем. - М.:Высш. шк.,1995.

2. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Практикум. - М.:Высш. шк.,1999.

3. «Моделирование систем». Часть II. Практикум: Учебное пособие для студентов четвёртого курса дневного, дистанционного и заочного обучения по специальности «Информационные системы и технологии» / Г.А.Артюхин. - Казанский государственный архитектурно-строительный университет. Казань, 2012, 101 с., ил.



Приложение

Private Sub Command1_Click()

Dim i, k, Tdown, Tup, Tunit, NU, ND, NZ, NUN, NDN, NNN, NDZ, NO As Integer

Dim Time, TonU, TonD, DIAG, Num, Up As Integer

Dim M(1000), Tcircle(100), TonDc(100), c(100)

` Tdown - интервал посадки(мин)

` Tup -интервал взлёта(мин)

DIAG = -77

Time = 32

Tdown = 14

Tup = 2

Tunit = 2

Rem Tunit - время взлёта-посадки

Rem NU - число взлетевших машин

Rem ND - число посаженных машин на основном аэродроме

Rem NZ - число посаженных машин на запасном аэродроме

Print "Здравствуйте! Всем удачного рабочего дня!!!"

Rem ввод исходных данных

3 Tdown = InputBox("Интервал захода самолётов на посадку", "Ввод")

If Tdown < 0 Then GoTo 3

4 Tup = InputBox("Интервал взлёта самолётов", "Ввод")

If Tup < 0 Then GoTo 4

DIAG = InputBox("Диагностика ?", "Ввод")

5 Time = InputBox("Число минут работы аэропорта", "Ввод")

If Time <= 2 Then GoTo 5

Print "Интервал прибытия самолётов: каждые : ", Tdown, "мин"

Print "Интервал взлёта самолётов: каждые : ", Tup, "мин"

Rem +++++++++++++++++++++++++начало работы порта с 0 до 24 часов

For k = 1 To 100

Tcircle(k) = 0

TonDc(k) = 0

M(k) = 0

c(k) = 0

Next k

i = 0

NU = 0 'взлетели фактически

ND = 0 'сели фактически на основном аэродроме

NZ = 0 'сели фактически на запасном аэродроме

NDZ = 0 'сели фактически на основном аэродроме с задержкой

TonU = 0

TonD = 0

Tin = 0

NUN = 0 'должны были взлететь

NDN = 0 'должны были сесть

Num = 0 '№ самолёта

NNN = 0 'число самолётов одновременно в воздухе

KOD = 0

'+++++++++++++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++++++++++++++++

Print "Планируемое время работы аэропорта равно", Time, "мин"

For i = 1 To Time ` внешний цикл время работы аэропорта от 1 до Time

'подготовка: определение промежутков времени взлёта TonU и посадки TonD

'счётчик количества взлётов NupN и NDN посадок

If i >= TonU + Tup Then

TonU = TonU + Tup

Num = Num + 1

M(Num) = Num

NUN = NUN + 1

If DIAG = -77 Then Print "***БОРТ*** № ", M(Num), " просит взлёта,время*** ", i

'If DIAG = -77 Then Print "корректировка TonU = ", TonU, "TonD = ", TonD, i

If Abs(TonD - TonU) <= 1 Then KOD = 123 Else KOD = 321

End If 'i = TonU

If i >= TonD + Tdown Then

TonD = TonD + Tdown

Num = Num + 1

M(Num) = Num

If DIAG = -77 Then Print "***БОРТ*** № ", M(Num)," просит посадки,время", i

NDN = NDN + 1

If (Abs(TonD - TonU) <= 1) Then KOD = 123 Else KOD = 145

End If 'i = TonD

'**********************************************************

Up = 0 ' KOD = 123 : одновременно; KOD = 321 : раздельно

If TonU + TonD = 0 Then GoTo 10

' KOD = 145 : приземляются раньше; KOD = 541 : приземляются позже

'**********************************************************

'If DIAG = -77 Then Print Tab(40), "Up", Up, "KOD", KOD, i

'начало тела программы взлёт без помехи садящейся машины

If KOD = 321 Then

NU = NU + 1

'If DIAG = -77 Then Print "TonU = ", TonU, "TonD = ", TonD

If DIAG = -77 Then Print "*ВЗЛЕТЕЛ*: старт:мин= ", i, "финиш: ", i + Tunit

i = i + Tunit

'If TonU = TonD + Tdown + 1 Then

'TonD = TonD + 1

'If DIAG = -77 Then Print "Изменилось расписание: "; TonU = "; TonU; "; TonD = "; TonD"

'End If

'GoTo 10

End If

'Посадка на основном аэродроме без помех взлетающим машинам

If KOD = 123 Then 'полоса свободна

NU = NU + 1

'If DIAG = -77 Then Print "TonU = ", TonU, "TonD = ", TonD

If DIAG = -77 Then Print "*ВЗЛЕТЕЛ*: старт:мин= ", i, "финиш: ", i + Tunit

i = i + Tunit - 1

'If TonU = TonD + Tdown + 1 Then

'TonD = TonD + 1

'If DIAG = -77 Then Print "Изменилось расписание: "; TonU = "; TonU; "; TonD = "; TonD"

'End If

'If DIAG = -77 Then Print Tab(40), "TonU = ", TonU, "TonD = ", TonD, i - Tunit

'If TonD = TonU + Tup - 1 Then

NNN = NNN + 1 'счётчик задержанных самолётов

'If DIAG = -77 Then Print "TonU = ", TonU, "TonD = ", TonD

M(NNN) = Num 'запоминание № борта

'If DIAG = -77 Then Print "***Борт ***№ ", Num, c(NNN)

If NNN = 100 Then Time = i

If NNN = 100 Then Print "число машин в воздухе превышает ", NNN

If NNN = 100 Then GoTo 1

c(NNN) = c(NNN) + 1

If DIAG = -77 Then Print "***БОРТ*** № ", Num, "Ухожу на "; c(NNN); "-й круг; время "; i - Tunit + 1

Tcircle(NNN) = Tcircle(NNN) + 4

TonDc(NNN) = i + 5 - Tunit

'If DIAG = -77 Then Print "самолётов в воздухе NNN = ", NNN, "TonDc = ", TonDc(NNN)

'If DIAG = -77 Then Print "время = ", i, "TonDc = ", TonDc(NNN), "NNN=", NNN

'GoTo 10

'End If

If KOD = 321 Then

ND = ND + 1

If DIAG = -77 Then Print "Посадка на основном аэродроме,старт", i, "финиш ", i + Tunit

If DIAG = -77 Then Print "+++БОРТ+++№", M(Num), "TonU = ", TonU, "TonD = ", TonD

If DIAG = -77 Then Print "очередной машины,итого их число ", ND

i = i + Tunit - 1

'GoTo 10

End If

End If

'Посадка на основном аэродроме без захода на круг

If KOD = 145 Then

ND = ND + 1

If DIAG = -77 Then Print "Посадка на основном аэродроме,старт", i, "финиш ", i + 2

If DIAG = -77 Then Print "+++БОРТ+++№", M(Num), "TonU = ", TonU, "TonD = ", TonD

If DIAG = -77 Then Print "очередной машины,итого их число ", ND

i = i + Tunit - 1

'GoTo 10

End If

GoTo 30

If Up = 123 Then ' Up = 123: УСЛОВИЕ одновременного взлёта и посадки

NU = NU + 1

'If DIAG = -77 Then Print "TonU = ", TonU, "TonD = ", TonD

If DIAG = -77 Then Print Tab(20); "*ВЗЛЕТЕЛ*: старт:мин= "; i; "финиш: "; i + Tunit

i = i + Tunit - 1

NNN = NNN + 1 'счётчик задержанных самолётов

'If DIAG = -77 Then Print "TonU = ", TonU, "TonD = ", TonD

M(NNN) = Num 'запоминание № борта

If DIAG = -77 Then Print "***Борт ***№ ", Num, c(NNN)

If NNN = 100 Then GoTo 1

c(NNN) = c(NNN) + 1

If DIAG = -77 Then Print "Ухожу на "; c(NNN); "-й круг, время "; i - Tunit + 1

Tcircle(NNN) = Tcircle(NNN) + 4

TonDc(NNN) = i + 5 - Tunit

'If DIAG = -77 Then Print "самолётов в воздухе NNN = ", NNN, "TonDc = ", TonDc(NNN)

'If DIAG = -77 Then Print "время = ", i, "TonDc = ", TonDc(NNN), "NNN=", NNN

'GoTo 10

End If

'++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

30:

If NNN > 0 Then 'условие: в воздухе есть самолёты

'If (NNN > 0) And (i = TonU) Then 'условие: в воздухе есть самолёты

'Print "*В ВОЗДУХЕ ОСТАЛОСЬ*", NNN, "самолётов"

'?????????????

For k = 1 To NNN 'цикл обработки посадки нескольких NNN самолётов на круге

If DIAG = -77 Then Print k, "TonDc = ", TonDc(k), "время", i + 1, "TonU = ", TonU, TonD

If TonDc(k) > 0 Then 'условие неравенства нулю TonDc(к),т.е. ухода на круг

'******** УСЛОВИЕ # полоса занята

If Abs(TonDc(k) - TonU) <= 1 Then

If Tcircle(k) < 20 Then

'If DIAG = -77 Then Print "TonU = ", TonU, "TonD = ", TonD, "TonDc = ", TonDc(k)

If DIAG = -7 Then Print "***Борт ***№", M(k)

c(k) = c(k) + 1

If DIAG = -7 Then Print "+++Ещё раз ухожу на круг №", c(k), "время:", i - Tunit + 1, "мин"

Tcircle(k) = Tcircle(k) + 4

TonDc(k) = TonDc(k) + 4

End If 'Tcircle < 20

If Tcircle(k) = 20 Then

If DIAG = -7 Then Print "***Борт ***№", M(k), "Мать...Твою...Сажай !!!"

If DIAG = -7 Then Print "Посадка на запасном аэродроме,t = ", i - 1

NZ = NZ + 1

If DIAG = -7 Then Print "самолёта, снятого с 5 круга t = ", i - 1

Tcircle(k) = 0

TonDc(k) = 0

c(k) = 0

NNN = NNN - 1 'счётчик задержанных самолётов

End If 'Tcircle = 20

End If 'If TonDc <> i

'******** ********

'***********************************УСЛОВИЕ = ********ПОЛОСА СВОБОДНА

If TonDc(k) = i Then 'полоса свободна

If DIAG = -7 Then Print "Посадка на основном аэродроме время ", i

If DIAG = -7 Then Print "***Борта ***№", M(k)

If DIAG = -7 Then Print "самолёта с круга, число кругов ", Tcircle(k) / 4

ND = ND + 1 'общее число севших машин на основной аэродром

i = i + Tunit - 1

TonDc(k) = 0

Tcircle(k) = 0

c(k) = 0

NNN = NNN - 1 'счётчик задержанных самолётов

NDZ = NDZ + 1 'число севших машин на основной аэродром с задержкой

'If DIAG = -77 Then Print " корретировка TonU = ", TonU1, "TonD = ", TonD

'If TonD = TonU + Tup Then TonU = TonU + 1

End If 'if TonDc(k) = i конец условия полоса свободна

'******************////****************////**********///******///********

End If 'If TonDc <> 0 условие неравенства нулю TonDc(к),т.е. уход на круг

Next k 'конец цикла обработки посадки NNN самолётов на круге

'?????????????

End If 'конец условия:If NNN > 0 в воздухе есть самолёты

'конец тела цикла

31: '*********************************************************************************

10 KOD = 0

'Print i, i, Time

'If i = Time Then GoTo 1

'Loop While i <= Time

Next i

1:

Rem +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ конец работы

Rem печать результатов

Print Tab(30), "+++++++++++++++++++++++++++++++++++++"

Print Tab(30), "должны были взлететь ", NUN, " самолётов"

Print Tab(30), "должны были приземлиться ", NDN, " самолётов"

Print Tab(30), "+++++++++++++++++++++++++++++++++++++"

NO = ND + NZ + NU

Print Tab(30), "Количество обслуженных самолётов: ", NO

Print Tab(30), "Из них: приземлились на основном аэродроме: ", ND

Print Tab(30), "Из них: с вынужденным уходом на круг : ", NDZ

Print Tab(30), "Из них: приземлились на запасном аэродроме: ", NZ

Print Tab(30), "..................................взлетели: ", NU

Print Tab(30), ".......................остались в воздухе : ", NNN

Print Tab(30), "Время работы аэропорта ....................: ", Time / 60, "час"

End Sub

Размещено на Allbest.ru

...