Combined Continuous/Discrete System Simulation
by Use of Digital Computers:
Techniques and Tools

Zusammenfassung

Diese Dissertation beschreibt neue Techniken zur digitalen Simulation von Systemen, welche eine komplexe Struktur aufweisen. Ebenfalls beschrieben werden die Werkzeuge (Simulationssprachen), welche zur Verfügung gestellt werden müssen, damit der Benützer seine Probleme in möglichst bequemer Weise formulieren kann. Der Schwerpunkt der Überlegungen geht dahin, allgemein verwendbare Software zu erstellen. Die beschriebene Software soll daher primär in der Lage sein, breite Klassen von Problemen in suboptimaler Weise zu bearbeiten. Die Lösung jedes beliebigen Problems wird dadurch langsamer und somit teurer, als wenn ein optimaler, dem Problem angepasster Algorithmus zu diesem Zweck entwickelt würde. Der allgemeinen Verwendbarkeit und Robustheit der Software wird daher ein gewisses Mass an Effizienz bei der Behandlung eines speziellen Problems geopfert. Die dadurch erreichte erhöhte Systemsicherheit und die wesentlich reduzierten Kosten bei der Programmierung eines Anwenderproblems wiegen jedoch diesen Nachteil bei weitem auf.

Obwohl viele Probleme der numerischen Mathematik sowie der Informatik erwägt und gelöst werden mussten, zeugt die verwendete Methodik doch eher von einer ingenieurmässigen als von einer streng mathematisch exakten Beobachtungsweise.

Der Begriff gemischte Simulationstechnik, wie er in dieser Arbeit verwendet wird, umschreibt eine relativ junge Technik zur Simulation einer Klasse von Systemen, welche Eigenschaften sowohl der kontinuierlichen Simulationstechnik wie auch der ereignisorientierten diskreten Simulationstechnik aufweist, beides Techniken, wie sie seit langem in der digitalen Simulation Verwendung finden. Diese neue gemischte Simulationstechnik wurde erstmals von Fahrland [Simulation, 14(2), Februar 1970] beschrieben.

Die in der gemischten Simulation hauptsächlich verwendeten Techniken und Methoden werden diskutiert. Speziell stehen die Probleme der Numerik und Informatik im Vordergrund. Es wird aufgezeigt, dass die hier beschriebenen Methoden auf wesentlich breitere Problemklassen Anwendung finden können, als dies ursprünglich von Fahrland vorgeschlagen worden war.

Die Simulationstechnik ist ein sehr breites Gebiet. Viele Aspekte der numerischen Mathematik, der Behandlung gewöhnlicher sowie partieller Differentialgleichungen, der Theorie formaler Sprachen sowie des Softwareentwurfs finden in dieser Dissertation Beachtung. Da die meisten Leser nur mit einigen dieser Aspekte vertraut sein dürften, will diese Dissertation alle zum Verständnis der Numerik sowie der Informatik notwendigen Grundlagen vermitteln. Ein Grundwissen betreffend die Modellierung kontinuierlicher sowie diskreter ereignisorientierter Systeme wird allerdings vorausgesetzt. Kenntnisse in Simulationssprachen (wie CSMP-III und/oder GASP) sind nützlich für das Verständnis der Beispiel Programme, die in dieser Dissertation präsentiert werden. Sie sind jedoch nicht unbedingt erforderlich, liegt doch einer der wesentlichen Vorzüge von Simulationssprachen in deren dokumentarischem Wert.


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Modifiziert: 16. Juni 2010 -- © François Cellier