ZESZYTY ÑAPEOTE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ
S e r i a : TRANSPORT z . 5 Nr k o l . 873
________ 1986
Roman KONIECZNY S t a n i s ł a w KRAWIEC I n s t y t u t T r a n s p o r t u P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j
ZAGADNIENIE OPROGRAMOWANIA MODELU ST3+OP2 WSPÓŁPRACY KUKU ODBIERAKÓW PRĄDU Z SIEC IĄ TRAKCYJNĄ
S t r e s z c z e n i e , w a r t y k u l e p r z e d s t a w i o n o a s p e k t y o p ro g ra m o w a n ia z m o d y fik o w an eg o - m odelu m a te m a ty c z n e g o ty p u ST3+OP2 w s p ó łp r a c y d y n a m ic z n e j k i l k u o d b ie r a k ó w p r ą d u z s i e c i ą t r a k c y j n ą d l a p o tr z e b o b l i c z e ń s y m u la c y jn y c h w ykonyw anych p r z y u ż y c iu k o m p u te ró w . Z m odyfiko
w any m o d el m a te m a ty c z n y ty p u ST3+OP2 j e s t w c h w ili ? o b e c n e j jedynym m odelem w k r a j u u m o ż liw ia ją c y m s y m u la c j ę w s p ó łp r a c y d o w o ln e j l i c z b y o d b ie r a k ó w p r ą d u z s i e c i ą t r a k c y j n ą . M odel t e n b a z u j e n a se g m e n to wym o d w z o ro w a n iu s i e c i t r a k c y j n e j . O p is a n y j e s t on u k ład em rów n ań r ó ż n i c z k o w o - r ó ż n ic o w y c h , n i e j e d n o r o d n y c h , o zm ien n y ch w s p ó łc z y n n i
k a c h . w z a l e ż n o ś c i od p r z y j ę t e g o j ę z y k a p ro g ra m o w a n ia o r a z mocy o b l i c z e n io w e j d o s t ę p n e g o k o m p u te r a m ożna w r ó ż n y s p o s ó b ro z w ią z y w a ć rów n a n i a o p i s u j ą c e w y ż e j w y m ie n io n y m o d e l. W a r t y k u l e ro zw ażo n o dwa J ę z y k i p r o g r a m o w a n ia : CSMP o r a z FORTRAN o r a z p r z e d s ta w io n o s t r u k t u r y program ów s y m u la c y jn y c h w t y c h j ę z y k a c h . O g r a n i c z e n i a n a r z u c o n e p r z e z k o m p i l a t o r y ro z w a ż a n y c h ję z y k ó w p ro g ra m o w a n ia o r a z s p e c y f i k a p r o b l e mu r z u t o w a ł y w B posób i s t o t n y n a końcow ą p o s t a ć ro z w a ż a n y c h p r o g r a mów.
1 . W p ro w ad zen ie
Z m odyfikow any m o d el m a te m a ty c z n y ty p u ST3+OP2, p r z e d s t a w i o n y m . i n . w a r t y k u ł a c h [2] i [3j , j e s t w c h w i l i o b e c n e j Jedynym m odelem w k r a j u umo
ż li w i a j ą c y m s y m u la c j ę w s p ó łp r a c y d o w o ln e j l i c z b y o d b ie r a k ó w p r ą d u z s i e c i ą t r a k c y j n ą . M odel t e n b a z u j e n a segm entow ym o d w zo ro w an iu s i e c i t r a k c y j n e j , p okazanym n a r y s . 1 .
Z f o r m a ln e g o p u n k tu w i d z e n i a m o d el ST3+0P2 o p i s a n y j e s t u k ład em rów nań r ó ż n i c z k o w o - r ó ż n ic o w y c h , n i e j e d n o r o d n y c h , o zm ien n y ch w s p ó łc z y n n i k a c h . P r z y j ę c i e o p ty m a ln e g o s p o s o b u r o z w i ą z a n i a ró w n ań m o d elu s t a j e s i ę n ie z w y k l e w ażne w s z e r e g u p rz y p a d k ó w , g d y moc o b l i c z e n io w a d o s tę p n e g o k o m p u te ra
j e s t o g r a n i c z o n a [4] •
W a r t y k u l e ro z w a ż o n o dwa J ę z y k i p ro g r a m o w a n ia : CSMP ( d l a kom puterów IBM s e r i i 3 6 0 , 370 o r a z R -3 2 ) o r a z FORTRAN ( d l a k o m p u teró w ODRA s e r i a 1300 o r a z m in ik o m p u te ró w MERA-400).
106 R. K o n ie c z n y , S . K raw iec
t ~ i T T ~ T ~ t r ~ i — i i ~~1
r T T ~1
ii
i ~ tśi
odbicrok k-i odbiirak k odbarak k * i
RyB. 1 . K o n c e p c ja z m o d y fik o w a n e g o m o d e lu m a te m a ty c z n e g o ty p u ST3+OP2 w s p ó łp r a c y d y n a m ic z n e j k i l k u o d b ie r a k ó w p r ą d u z s i e c i t r a k c y j n ą
F i g . 1 . I d e a o f t h e m o d i f ie d m a t h e m a t i c a l m o d e l ST3+OP2 f o r t h e d y n a m ic a l c o o p e r a t i o n o?~ some c u r r e n t c o l l e c t o r s w i t h a t r a c t i o n n e tw o rk
2 . R ó w n an ia m o d e lu ST3+OP2
Z m odyfikow any m o d e l m a te m a ty c z n y ty p u ST3+0P2 w s p ó ł p r a c y d y n a m ic z n e j k i l k u o d b ie r a k ó w p r ą d u z s i e c i ą t r a k c y j n ą o p i s a n y J e s t n a s t ę p u j ą c y m u k ł a dem ró w n a li:
a ) s e g m e n t w s p ó ł p r a c u j ą c y z o d b i e r a k l e m p r ą d u :
K i ^ s i k ^ ♦ b s i v y i ♦ k s i y i + ws i r ( y i ) +
+ I ( 2 y l - y i - 1 + y i +1 > + k s l k ( y i - y rk > +
+ b s l k 7 ( y l - y rk > + Ws l k i ( y i " y rk > * F a sk
mrk V2y rk - “ y r k ) - b s l k V^y l ” y r k ^
- Ws l k i ( y l ~ y rk > + b r k V (y r k " *ek> +
(1)
+ 7 r k F ^y r k ” y ek ^ E Fs t k + F a r k + Fek
Z a g a d n ie n ie oprogram ow ania m odelu 107
b ) s e g m e n t n i e w s p ó ł p r a c u j ą c y s o d b ie r a k ie m p r ą d u :
“ s i ^ i + b s i Tyi ♦ k s i yi + Ts i f ( y i ) - I < *1.1 + * i + i - z y ^ <2 )
c ) s i ł a s ty k o w a m ię d z y i - t y m seg m en tem a k -ty m o d b i e r a k i e m :
Fk k * m8 i v2* i + b s i Vyi + k s i y i + ws i f ( y l > +
+ I ( 2 y i - y i - 1 ~ y l +1 >
O z n a c z e n ia p r z y j ę t e w r ó w n a n ia c h s ą n a s t ę p u j ą c e :
o d l e g ł o ś ć m ię d z y s e g m e n ta m i o d w zo ro w u jący m i s i e ć t r a k c y j n ą , w s p ó łc z y n n i k t a r c i a l e p k i e g o i - t e g o s e g m e n tu ,
b B lk - w s p ó łc z y n n i k t a r c i a l e p k i e g o u k ła d u o d s p r ę ż y n o w a n ia ś l i z g a c z a k - t e g o o d b i e r a k a ,
- w s p ó łc z y n n i k a t a r c i a l e p k i e g o u k ła d u ram owego k - t e g o o d b i e r a k a , f ( ) - f u n k c j a o k r e ś l a j ą c a z n a k s i ł y t a r c i a s u c h e g o ,
? a r k “ 8 k ła d o w a a e r o d y n a m ic z n a o d d z i a ł y w a j ą c a n a u k ła d ramowy k - t e g o od
b i e r a k a ,
Fa s k “ 8lc* adow a a e r o d y n a m ic z n a o d d z i a ł y w a j ą c a n a ś l i z g a c z k - t e g o o d b i e r a k a , s i ł a s t a t y c z n a k - t e g o o d b i e r a k a ,
- s i ł a o d d z i a ł y w a n i a p u d ł a p o ja z d u t r a k c y j n e g o n a k - t y o d b i e r a k , - s i ł a s ty k o w a p o m ię d z y i - t y m segm entem a k -ty m o d b ie r a k ie m , - num er s e g m e n tu s i e c i t r a k c y j n e j ,
- num er o d b i e r a k a p r ą d u , - s z ty w n o ś ć i - t e g o s e g m e n tu ,
k s l k - s z ty w n o ś ć o d s p r ę ż y n o w a n ia ś l i z g a c z a k - t e g o o d b i e r a k a , m a sa z a s t ę p c z a i - t e g o s e g m e n tu ,
n ig ^ . - m a s a ś l i z g a c z a k - t e g o o d b i e r a k a ,
- m a sa z re d u k o w a n a u k ła d u ram owego k - t e g o o d b i e r a k a , - su m a ry c z n y n a c i ą g d r u tó w J e z d n y c h s i e c i t r a k c y j n e j , - p r ę d k o ś ć p r z e m i e s z c z a n i a s i ę o d b le r a k ó w w z d łu ż s i e c i , - s i ł a t a r c i a s u c h e g o i - t e g o s e g m e n tu ,
Ws l k - s i ł a t a r c i a s u c h e g o w u k ł a d z i e o d s p r ę ż y n o w a n ia ś l i z g a c z a k - t e g o o d b i e r a k a ,
- s i ł a t a r c i a s u c h e g o w u k ł a d z i e ramowym k - t e g o o d b i e r a k a , p r z e m i e s z c z e n i e p io n o w e i - t e g o s e g m e n tu ,
- p r ę d k o ś ć p io n o w a i - t e g o s e g m e n tu , - p r z y ś p i e s z e n i e p io n o w e i - t e g o s e g m e n tu ,
- p r z e m i e s z c z e n i e p io n o w e g ó rn e g o w ę z ła u k ła d u ram owego k - t e g o od
b i e r a k a ,
a -
b s i - b s l k
b r k - f ( ) -
? a r k
—
Fa s k - y s t k - Fe k -
? kk -
i -
k -
k s i - k s l k - ms i - ms l k —
mr k -
K -
V -
Ws i - ws l k "
wr k - y i y i
-
“ y i y r k -
106 R. K o n ie c z n y , S . K raw iec
y r k - p r ę d k o ś ć p io n o w a g ó r n e g o w ę z ła u k ła d u ram ow ego k - t e g o o d b i e r a k a , y r k - p r z y ś p i e s z e n i e p io n o w e g ó r n e g o w ę z ł a u k ł a d u ram ow ego k - t e g o o d b i e
r a k a ,
y e k - p r ę d k o ś ć p io n o w a p u d ł a p o j a z d u t r a k c y j n e g o , n a k tó r y m zam ocow any j e s t k - t y o d b i e r a k .
P o c h o d n e w r ó w n a n ia c h ( 1 ) , ( 2 ) i ( 3 ) u z a l e ż n i o n e s ą od d r o g i ( x ) .
3 . Z b io r y d a n y c h w e jś c io w y c h 1 w y jś c io w y c h
Dane do r e a l i z a c j i p ro g ra m u s y m u la c y jn e g o mogą b y ć z o r g a n iz o w a n e w p o s t a c i dwóch t a b l i c w e jś c i o w y c h : ODBIERAK ( L 0 D B ,P ) o r a z S IE C ( 1 S E G , J ) z a w i e r a j ą c y c h w a r t o ś c i l i c z b o w e p a r a m e tr ó w m o d e lu . T a b l i c a w y jś c i o w a o n a z w ie WYNIKI ( Q ) z a w i e r a ć może o d n o to w a n e w a r t o ś c i w y b r a n y c h z m ie n n y c h o k r e
ś l a j ą c y c h j a k o ś ć w s p ó ł p r a c y d y n a m ic z n e j o d b i e r a k a z s i e c i ą d l a p r z y j ę t e j s t r e f y s y m u l a c j i . Z n a c z e n ie in d e k s ó w o k r e ś l a j ą c y c h r o z m i a r y u ż y ty c h t a b l i c j e s t n a s t ę p u j ą c e :
LODB - l i c z b a o d b ie r a k ó w p r ą d u ,
P - r o z m i a r z b i o r u p a r a m e tr ó w o p i s u j ą c y c h p o s z c z e g ó l n y o d b i e r a k , 1SEG - l i c z b a se g m e n tó w m o d e lu o d w z o ro w u ją c y c h o d c in e k s i e c i t r a k c y j n e j , J - r o z m i a r z b i o r u p a r a m e tr ó w o p i s u j ą c y c h p o s z c z e g ó l n y s e g m e n t m o d e lu , Q - r o z m i a r z b i o r u r e j e s t r o w a n y c h z m ie n n y c h w y jś c io w y c h ( n p . t y p u y i
l u b f v v ) o r a z w s p ó łc z y n n ik ó w j a k o ś c i p r z e d s t a w i o n y c h m. i n . w p u b l i k a c j i [5] .
S t r u k t u r a p ro g ra m u s y m u la c y jn e g o u z a l e ż n i o n a b ę d z i e od p r z y j ę t e g o j ę z y k a p ro g ra m o w a n i a .
4 . O p ro g ram o w an ie m o d e lu w j ę z y k u CSMP-360
S z c z e g ó ło w y o p i s j ę z y k a s y m u la c y jn e g o CSMP z a w i e r a j ą m . i n . p u b l i k a c j e CO i BO • S t r u k t u r a p ro g r a m u w ję z y k u CSMP s k ł a d a s i ę z t r z e c h se g m e n tó w : POCZĄTKOWEGO ( I N I T I A I ) , DYNAMICZNEGO (DYNAMIC) o r a z KOŃCOWEGO (TERMINAL).
S egm ent POCZĄTKOWY p r z e z n a c z o n y j e s t do o b l i c z a n i a w arunków p o c z ą t k o wych i w a r t o ś c i p a r a m e tr ó w , k t ó r e z o s t a ł y p r z e d s t a w i o n e w p o s t a c i o g ó ln y c h w y ra ż e ó a r y t m e t y c z n y c h , o b l i c z a n y c h j e d n o k r o t n i e d l a c a ł e g o p r z e b i e g u s y m u la c y j n e g o .
S egm ent DYNAMICZNY j e s t n a j w a ż n i e js z y m (g łó w n y m ) seg m en tem p ro g ra m u s y m u la c y j n e g o . W s e g m e n c ie tym o p i s u j e s i ę d y n a m ik ę m o d e lu ( z a s a d n i c z e r ó w n a n ia ) o r a z w y k o n u je d o d a tk o w e o b l i c z e n i a p o t r z e b n e p o d c z a s t r w a n i a p r z e b i e g u . F u n k c j o n a l n i e se g m e n t DYNAMICZNY j e s t i d e n t y c z n y z e sch em atem blokowym m o d e lu l u b je g o r e p r e z e n t a c j ą r ó ż n i c z k o w ą . I n s t r u k c j e s t r u k t u r a l n e te g o s e g m e n tu s ą m i e s z a n i n ą i n s t r u k c j i CSMP i FORTRAN-u.
Z a g a d n ie n ie oprogram ow ania m o d e lu .. 109
S eg m en t KOŃCOWY p r z e z n a c z o n y j e s t do w y k o n y w an ia o b l i c z e ń wymaganych po z a k o ń c z e n i u p r z e b i e g u s y m u la c y jn e g o . N a j c z ę ś c i e j s ą t o o b l i c z e n i a r o b i o n e n a p o d s t a w i e z m ien n y ch m o d elo w y ch , c h o c ia ż m o żliw e j e s t ró w n ie ż i n n e w y k o r z y s t a n i e t e g o s e g m e n tu . Na p r z y k ł a d może o n z a w ie r a ć a lg o r y tm o p t y m a l i z a c j i , m o d y f ik u j ą c y w a r t o ś c i p a ra m e tr ó w b a d a n e g o u k ł a d u .
P ro g ie m r e a l i z u j ą c y m o d el ST3+0P2, z a p i s a n y w ję z y k u CSMP, n i e p r z e d s t a w i a z b y t s k o m p lik o w a n e j s t r u k t u r y . J e s t n ie z a w o d n y i w ysoce e fe k ty w n y o b l i c z e n i o w o . W B eg m en cie POCZĄTKOWYM z e s t a w i o n e s ą s t a ł e w a r t o ś c i p a r a m e tró w o d b i e r s k a p r ą d u o r a z segm entów s i e c i t r a k c y j n e j . W se g m e n c ie DYNA
MICZNYM z a p i s a n e s ą r ó w n a n ia ty p u ( 1 ) , ( 2 ) i ( 3 ) , a w s e g m e n c ie KOŃCOWYM o k r e ś l o n e p r z e b i e g i do r e j e s t r a c j i .
P rz y k ła d o w y u o g ó ln i o n y z a p i s p ro g ra m u w ję z y k u CSMP, r e a l i z u j ą c e g o m o d el m a te m a ty c z n y t y p u ST3+OP2 w s p ó łp r a c y k i l k u o d b ie r a k ó w p r ą d u z s i e c i ą t r a k c y j n ą , j a s t n a s t ę p u j ą c y :
LABEL MODEL ST3+OP2 ZMODYFIKOWANY HENAME TIME*X
CONSTANT P I . 3 . H 1 5 9 2 6 , R = 1 0 . , . . .
I
w y s z c z e g ó l n i e n i e p a ra m e tr ó w s t a ł y c h s i e c i t r a k c y j n e j o r a z o d b ie r a k ó w p r ą d uPARAMETR V= . . . . | z a d a w a n a p r ę d k o ś ć j a z d y ( m /s ) IN IT IA 1
DYNAMIC
s e k w e n c ja w y ra ż e ń a l g e b r a i c z n y c h o b l i c z a n y c h j e d e n r a z
s e k w e n c ja w zorów o p i s u j ą c y c h p a r a m e tr y p o s z c z e g ó ln y c h s e k w e n c ja w zorów o p is u ją c y c h
se g m e n tó w : k B l , b s i , We i , mo i
TERMINAL
END STOP EHDJOB
l
w s p ó ł c z y n n i k i o b e c n o ś c i o d b ie r a k ó w pod se g m e n ta m i:
Ki » Zi
s e k w e n c ja w zorów o p i s u j ą c y c h p o s z c z e g ó ln e pochodne o r a z s i ł y s t y k o w e : Y H ^ YK^, Y ^, YRXXk , YRXk , Fkk
i n s t r u k c j e o k r e ś l a j ą c e s p o s ó b r e j e s t r a c j i w y n ik ó w ,n p . TIMER, P H T P L T ...
1 1 0 R. K o n ie c z n y , S . K raw iec
P o s t a ć z a p i s u n i e k t ó r y c h k lu c z o w y c h i n s t r u k c j i p ro g r a m u J e s t n a s t ę p u j ą c a :
s z t y w n o ś ć i - t e g o s e g m e n tu :
gd z i e :
KS - s z ty w n o ś ć ś r e d n i a s k o r y g o w a n a [4] ,
EK - w s p ó łc z y n n i k n ie r ó w n o m ie m o ś c i s z t y w n o ś c i s k o ry g o w a n y [4] , X - d r o g a w z d łu ż s i e c i t r a k c y j n e j ,
A - p r z y j ę t a o d l e g ł o ś ć m ię d z y s e g m e n ta m i,
L - d ł u g o ś ć p r z ę s ł a z a w i e s z e n i a s i e c i t r a k c y j n e j |
■ w s p ó łc z y n n i k o b e c n o ś c i o d b i e r a k a pod seg m e n te m ( K ^ ) :
w si^ w 8 l »
f u n k c j ę o k r e ś l a j ą c ą z n a k s i ł y t a r c i a s u c h e g o apro k sy m o w an o ta n g e n s e m h i p e r - b e li c z n y m j
w s p ó łc z y n n i k o b e c n o ś c i o d b i e r a k a pod Begm entem ( Z ^ : Zi * 0 , g d y o d b l e r a k n i e o b e c n y ,
= 1 , g d y o d b l e r a k o b e c n y
P r z y z a ł o ż e n i u ż e o d b i e r a k l s ą J e d n a k o w e , p o z o s t a ł e z m ie n n e o k r e ś l o n e s ą n a s t ę p u j ą c y m i w z o ra m i:
KSXi m K S * ( 1 + E K *C 0S (2*P I*(X ♦ i » A ) / l ) ) C 4 )
Ki > 0 , g d y o d b l e r a k n i e o b e c n y ,
^ - PAS - K S l * ^ - YRk ) - BSLOTAKYIj^ - YRY^) -
- WSLOTASH (R*V)KYXi - YRXk ) ) ( 5 )
g d z i e :
k - n u m er o d b i e r a k a , P A S s P ^ , , ^ \ s y r ^ , BSL^b0 l , T Z f f ^ YRXj=yr k ,
■ YXX^ = ( K± - BS.jKYitOn^ - KSY^Yj^ - 1TSi #TA5HCR#V*KYX^ ) - - ( N /A ) # ( 2 * Y i - Yt - 1 - Yi+ 1 ) ) / ( ( V S i + Z^M SlW SY *?)
(6)
■ YT^ » IKTGRI ( I C j , YYIj^ )
■ Yj^ * INTGR1 ( I Cj^.YYj^)
( 7 ) ( 6 )
g d z i e :
Z a g a d n ie n ie oprogram ow ania m o d e l u ... 11 1
■ * (F S T + PAR + KSL*(Yi - YRk ) + P S l e y a i ^ - Y M ^) +
+ WSL *TARH(R#T#(YI1 - YRXk ) ) - BR*V*YRYk - (9 )
- WR*TAHH ( R*V*YRXk ) ) / ( MR*V*V)
■ YRXk . INTORli ( IC ^ f YRXXk ) ( 1 0 )
■ YRk = ISTGRŁ ( I C ^ , YRXk ) ( 11}
g d z i e :
YR33i^3rr k . YRXk=Yr k , Y R,=yr k , *ST5F8 t , F A R s F ^ , K S L s k ^ , B S I e b ^ , WSL=W0 l , B Rzb^i WRHW^i
IC ^ , IC ^ - w a r u n k i p o c z ą tk o w e n a i n t e g r a t o r a c h ;
■ PKfc = M S ^ Y*7»YXX1 + BSi * Y * Y 7 i + K S Y j * ^ + W S^TA N H ( R*V*YJC^) +
+ ( 1 1 / 4 ) 4 ( 2 * ^ - Yl _ 1 - Yi + 1 ) ( 1 2 )
g d z i e : PK jęSFj^.
W p r z y p a d k u g d y l i c z b a segm entów w y n o si n p . 4 1 , s k ł a d n i k i ró w n ań u w z g lę d n i a j ą c e o d d z ia ł y w a n i e seg m en tó w s ą s i e d n i c h d l a se g m e n tu p ie r w s z e g o i o s t a t n i e g o s ą n a s t ę p u j ą c e :
a ) u k ła d o t w a r t y - se g m e n t t 1 (N /A )*(Y 1 - Y2)
B egm ent 41 (N /A )*(Y 41 - Y40)
b ) u k ła d z a m k n ię ty - s e g m e n t 1 (K /* )* (2 * Y 1 - Y40 - Y2) ( " k a r u z e l a " ) s e g m e n t 40 (N /A )* (2 # Y 4 0 - Y39 - Y1 )
se g m e n t 41 n i e u c z e s t n i c z y .
P r z e d s t a w i o n y p o w y ż e j z a p i s i n s t r u k c j i k lu c z o w y c h u m o ż liw ia ł a t w e k o n s t r u o w a n i e p ro g ra m u s y m u la c y j n e g o , a t a k ż e je g o ro zb u d o w ę l u b m o d y f ik a c ję d l a d o w o ln e j l i c z b y seg m en tó w s i e c i t r a k c y j n e j o r a z w s p ó łp r a c u ją c y c h z n i ą o d b ie r a k ó w p r ą d u , w s p ó łc z y n n i k i o b e c n o ś c i u m o ż l iw ia j ą w łą c z a n i e l u b w y łą c z a n i e p o s z c z e g ó l n y c h o d b ie r a k ó w p r z e d l u b w t r a k c i e p r z e b i e g u s y m u la c y j
n e g o .
I s t o t n ą p o z y ty w n ą c e c h ą j ę z y k a CSMP J e s t m o ż liw o ś ć p i s a n i a i n s t r u k c j i p ro g ra m u w d o w o ln e j p r a k t y c z n i e k o l e j n o ś c i . P r o c e s s o r t o w a n i a i n s t r u k c j i n a s t ę p u j e w m om encie r o z p o c z ę c i a p r o c e s u t r a n s l a c j i n a ję z y k FORTRAN IV (b u d o w a n ie p o d p ro g ra m u w ykonaw czego UPDATE). Z 'p u n k tu w i d z e n i a u ż y tk o w n ik a z n a jo m o ś ć s t r u k t u r y p o d p ro g ra m u UPDATE n i e j e s t wym agana - i m ożna w ydruk t e j s t r u k t u r y p o m in ą ć , k o n c e n t r u j ą c uwagę w y łą c z n i e n a i n t e r p r e t a c j i w y n i
ków s y m u l a c j i .
1 1 2 R. K o n ie c z n y , S . K raw iec
5 . O p ro g ra m o w a n ie m o d e lu w j ę z y k u FORTRAN 1900
S t r u k t u r a p ro g ra m u w j ę z y k u FORTRAN 1 9 0 0 d l a m asz y n ODRA s e r i i 1300 s k ł a d a s i ę t a k ż e z t r z e c h se g m e n tó w : MASTER ( s e g m e n t g łó w n y ) , SUBROUTINE F4DERY o r a z SUBROUTINE F4RUNG.
S eg m en t MASTER o r g a n i z u j e p r a c ę c a ł e g o p r o g r a m u , z a p e w n ia w s p ó łp r a c ę z p o d p ro g ra m a m i, u m o ż l iw ia w c z y ty w a n ie w a r t o ś c i p a r a m e tr ó w , w arunków p o c z ą t kow ych o r a z w y p ro w a d z a n ie w y n ik ó w .
S eg m en t SUBROUTINE F4RUNGf j e s t j jed n y m z e ,s ta n d a r d o w y c h jp o d p r o g r a m ó w b ib lio t e k i n a u k o w e j FSCE m a s z y n ODRA s e r i i 13 0 0 p rz e z n a c z o n y m do r o z w ią z y w a n ia u k ła d ó w ró w n a ń r ó ż n ic z k o w y c h w e d łu g o k r e ś l o n e j m e to d y ( n p . R u n g e g o - K u tty - G i l l a ) . W s p ó łp r a c a z tym seg m en tem o g r a n i c z a s i ę do je g o w y w o ła n ia z g o d n i e z z a s a d a m i p r z e d s ta w io n y m i w o p i s i e b i b l i o t e k i p o d p ro g ra m ó w .
S eg m en t SUBROUTINE F4DERY j e s t p o d p ro g ra m e m , w k tó r y m o p i s a n e s ą p raw e s t r o n y ro z w ią z y w a n e g o u k ła d u 1 ¡równań, ró ż n ic z k o w y c h p i e r w s z e g o r z ę d u . P o d p ro g ra m t e n j e s t n ie z b ę d n y d l a w ł a ś c i w e j p r a c y p o d p ro g ra m u F4RUNG i j e s t tw o r z o n y d l a k o n k r e t n e g o u k ł a d u .
P r z y k ła d o w a s t r u k t u r a p ro g r a m u w j ę z y k u FORTRAN 1900 d l a m a sz y n ODRA s e r i i 1300 r e a l i z u j ą c e g o m o d e l m a te m a ty c z n y ty p u ST3+OP2 w s p ó ł p r a c y k i l k u o d b ie r a k ó w p r ą d u z s i e c i ą t r a k c y j n ą j e s t n a s t ę p u j ą c y :
D e k l a r a c j a ro z m ia r ó w t a b l i c u ży w an y ch w p r o g r a m ie o r a z o k r e ś l e n i e t z w . " o b s z a r u w s p ó ln e g o " p a ra m e tr ó w
w y s z c z e g ó l n i e n i e p a r a m e tr ó w s t a ł y c h s i e c i t r a k c y j n e j o r a z o d b ie r a k ó w p r ą d u
z a d a w a n a p r ę d k o ś ć j a z d y ( m / B )
s e k w e n c ja w y r a ż e ń a l g e b r a i c z n y c h o b l i c z l n y c b j e d e n r a z
o k r e ś l e n i e w arunków p o c z ą tk o w y c h
z a d a n y k r o k c a ł k o w a n i a
o k r e ś l e n i e w a r t o ś c i p a r a m e tr ó w używ anych p r z y wy
w o ł a n i u p o d p ro g ra m u s ta n d a r d o w e g o F4RUNG MASTER ST3+OP2
l
PARAMETR V= . . . }
PARAMETR Hł • • • }
Z a g a d n ie n ie oprogram ow ania m o d e lu .. 113
CAT1T1 P4RTJHG ( p a r a m e t r ; a k t u a l n e )
f r a g m e n t o r g a n i z u j ą c y k o m u n ik a c ją z podprogram em F4RUBG d l a k o l e j n y c h k ro k ó w c a łk o w a n ia o r a z o r g a - ... n i z u j ą c y r e j e s t r a c j ę w yników .
STOP EJTD
SUBROTJTIHE F4DERY (M, T , DT)
D e k l a r a c j a ro z m ia r ó w t a b l i c używ anych w p ro g r a m ie o r a z o k r e ś l e n i e tz w . " o b s z a r u w s p ó ln e g o " p aram e
tró w
s e k w e n c ja w zorów o p i s u j ą c y c h p a r a m e tr y p o s z c z e g ó ln y c h se g m e n tó w : k e l , b B i , WB i , mBi
w s p ó łc z y n n i k i o b e c n o ś c i o d b ie r a k ó w pod se g m e n ta m i:
K i. Z±
s e k w e n c ja w zorów o p i s u j ą c y c h praw e s t r o n y u k ła d u ró w n a ń r ó ż n ic z k o w y c h o r a z s i ł y sty k o w e
RETUHS END
Zm ienne Y , U . DY t o o z n a c z e n i a n a r z u c o n e p r z e z o p i s p o d p ro g ra m u s t a n d a rd o w e g o P4RUNG u m o ż l iw ia j ą c e w s p ó łp r a c ę z podprogram em F4DERY i segm en
tem MASTER. Z m ienna M (M =n+1) o k r e ś l a p o w ię k s z o n ą o j e d e n l i c z b ę rów n ań r ó ż n ic z k o w y c h w u k ł a d z i e . W s e g m e n c ie MASTER p r z e d w yw ołaniem p o d p ro g ram u F4RUNG do t a b l i c y Y (M )(M = 1 n+1 ) p o d s t a w i a s i ę p o c z ą tk o w ą w a r to ś ć zm ien n e j n i e z a l e ż n e j z ( x ( 1 )» x ) o r a z w a ru n k i p o c z ą tk o w e (Y ( j+1 Ja y ^ iO ) ^ >
J = 1 , . . . , n ) , a n a s t ę p n i e n a b i e ż ą c o po każdym k o le jn y m k ro k u c a łk o w a n ia m ożna w y k o rz y s ty w a ć d o s t ę p n e w i c h m i e j s c e w t a b l i c y Y (M ) b i e ż ą c e w a r t o ś c i z m ie n n e j n i e z a l e ż n e j x o r a z b i e ż ą c e w a r t o ś c i f u n k c j i praw ych s t r o n u k ła d u ró w n a ń .
W z w ią z k u z p ow yższym i w ym aganiam i w p r o g r a m ie tym o b o w ią z u ją n a s t ę p u j ą c e p r z y p o r z ą d k o w a n i a :
Y( 1 ) * X
Y ( 2 * l ) » Y± ( i « 1 , . . . , l B e g ) d Y.
Y (2A 1+1) m j x * YX^ ( i * 1 . . . I g e g )
114 R. K o n ie c z n y , S . K raw iec
Y ( 2 * ( l B#g+ k ) ) > YR^.
r t » C l M g 4fc)+1 ) « g -J L . TRXk (k .1
1 - l i c z b a se g m e n tó w o d w zo ro w y w an ej s i e c i ,
“65
^■odb “ l i c z b a o d b ie r a k ó w p r ą d u .
W p o d p r o g r a m ie F4DERY p o s z c z e g ó ln y m e le m e n to m t a b l i c y DY p r z y p i s a n e s ą f u n k c j e p ra w y c h s t r o n ro z w ią z y w a n e g o ukł*u3u ró w n a ń . Po w y j ś c i u z p o d p r o gram u F4RUNG w t a b l i c y DY d o s t ę p n e s ą b i e ż ą c e w a r t o ś c i p o c h o d n y c h f u n k c j i p ra w y c h s t r o n u k ł a d u ró w n a ń .
P o s t a ć z a p i s u k lu c z o w y c h i n s t r u k c j i p o d p ro g r a m u F4DERY o p i s u j ą c y c h p ra w e s t r o n y u k ł a d u ró w n a ń r ó ż n ic z k o w y c h j e s t n a s t ę p u j ą c a :
■ D Y (2 * i) . Y (2 * i+ 1 )
■ D Y (2 * i+ 1 ) = ( K( i ) - B S (i)* V # Y (2 * i+ 1 ) - KSX( i )*Y( 2 * i ) - WS(i)*TANH (R * V * Y (2 * i+ 1 ) ) - ( N /A j* ( 2 * Y ( 2 * i ) - Y ( 2 * i - 2 ) - Y ( 2 * i + 2 ) ) ) / ( ( M S ( i ) + Z (i)*M SL )*V *Y )
P o z o s t a ł e i n s t r u k c j e z a p i s a n e s ą p o d o b n ie j a k w p r o g r a m ie p r z e d s ta w io n y m p o p r z e d n i o w j ę z y k u CSMP z k o n se k w e n tn y m u w z g lę d n ie n ie m z d e f i n io w a n y c h w y ż e j p r z y p o r z ą d k o w a ń .
P r z e d s t a w i o n a w y ż e j m e t o d o l o g i a p o z w a la z a p i s a ć d o w o ln ą l i c z b ę segm en
tó w s i e c i i o d b ie r a k ó w p r ą d u n i e p o w i ę k s z a j ą c i l o ś c i i n s t r u k c j i , l e c z t y l k o z m i e n i a j ą c o d p o w ie d n io r o z m i a r y t a b l i c o r a z o d p o w ie d n ie w s k a ź n i k i .
P ro g ra m r e a l i z u j ą c y m o d el ST3+OP2 n a p i s a n y w j ę z y k u FORTRAN p o z w a la s k r ó c i ć z a p i s d y n a m ik i m o d e lu w s t o s u n k u do p ro g r a m u w j ę z y k u CSMP.
6 . Uwagi końcow e
O p ró c z p r z e d s ta w io n y c h w e r s j i r o z w ią z y w a n ia p ro b le m u w s p ó łp r a c y k i l k u o d b ie r a k ó w p r ą d u z s i e c i ą t r a k c y j n ą z a pom ocą m o d e lu ST3-OP2 m o ż liw e j e s t w y k o r z y s t a n i e do te g o c e l u t a k ż e in n e g o o p ro g r a m o w a n ia s ta n d a r d o w e g o o r a z d o w o ln e g o s p r z ę t u k o m p u te ro w e g o . P r z y k ła d o w o , d l a m in ik o m p u te r a MERA-400 p r a c u j ą c e g o w s y s t e m i e o p e r a c y jn y m CROOK-4 w j ę z y k u FORTRAN i s t n i e j e m o ż l i w o ść w y k o r z y s t a n i a je d n e g o z k i l k u d o s t ę p n y c h p o d p ro g ram ó w s ta n d a r d o w y c h b i b l i o t e k i FLIBO p r z e z n a c z o n y c h do r o z w ią z y w a n ia u k ła d ó w ró w n a ń r ó ż n i c z k o wych C m .in . RKGS, DRKGS, HPCG, DHPCG, HPCL, DHPCL). R ó ż n ic e m ię d z y ty m i p o d p ro g ra m a m i p o l e g a j ą n a z a s t o s o w a n i u r ó ż n y c h m etod a n a l i z y n u m e r y c z n e j.
W s t o s u n k u do p r z e d s ta w i o n e g o r o z w i ą z a n i a w j ę z y k u FORTRAN 1900 z w y k o rz y -
Z a g a d n ie n ie oprogram ow ania m o d e lu ..
115
s t a n i e m p o d p ro g ra m u F4RUNG p ro g ra m w y k o r z y s t u ją c y p o d p ro g ra m y d o s tę p n e n a m in ik o m p u te r z e MERA-400 n i e wymaga s e k w e n c j i s t e r u j ą c e j d ł u g o ś c i ą k ro k u c a ł k o w a n i a , g d y ż p ro b le m t e n z a ł a t w i o n y j e s t a u to m a ty c z n ie p r z e z wymie
n i o n e p o d p ro g ra m y s t a n d a r d o w e .
P o p r z e z o d p o w ie d n i z a p i s m o żliw e j e B t t a k ż e w y k o rz y s ty w a n ie m ikrokom pu
t e r ó w b e z naukow ego o p ro g ra m o w a n ia s ta n d a r d o w e g o , u ż y w a ją c w ta k im p r z y p a d k u n p . k l a s y c z n e j m e to d y R u n g e g o -K u tty .
R ó ż n ic e p o m ię d z y p o s z c z e g ó ln y m i w a r ia n t a m i p ro g ra m u s y m u la c y jn e g o w z a l e ż n o ś c i od u ży w an eg o s p r z ę t u u j a w n i a j ą s i ę w p o s t a c i i s t o t n y c h |d j a u ż y tk o w n ik a p a r a m e tr ó w :
- c z a s o b l i c z e ń (o d 0 ,1 se k u n d y do 20 seku nd n a 1 k ro k c a łk o w a n ia ) , - d ł u g o ś ć p ro g ra m u (o d 60 do 3 00 i n s t r u k c j i ) ,
- zajm o w a n a p a m ię ć o p e r a c y j n a ( o k o ł o 6 do 8 K s ł ó w ) , - m o ż l iw o ś c i r e d a g o w a n ia d a n y c h i w yników .
P rz y k ła d e m n i e z b y t d u ż y c h m o ż liw o ś c i r e d a g o w a n ia w yników j e s t d o b ry s k ą d i n ą d ję z y k s y m u la c y jn y CEMMA/MERA-400, p r z e z n a c z o n y do ro z w ią z y w a n ia u k ła d ó w ró w n a ń r ó ż n ic z k o w y c h .
LITERATORA
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[4] K o n ie c z n y R . : N ie k t ó r e a s p e k t y z w ią z a n e ze s to s o w a n ie m zm odyfikow anego m o d elu m a te m a ty c z n e g o ST3+OP2 do s y m u la c j i w s p ó łp r a c y k i l k u o d b ie ra k ó w p r ą d u z s i e c i ą t r a k c y j n ą . Z e s z y ty Naukowe P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j , E le k t r y k a n r 8 6 / 1 9 8 4 .
[5] K o n ie c z n y R . : K r y t e r i a o c e n y j a k o ś c i w s p ó łp r a c y o d b i e r a k a p r ą d u z s i e c i ą t r a k c y j n ą . Z e s z y ty Naukowe P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j , E l e k t r y k a n r 7 6 / 1 9 8 2 .
[6] Z i ę t a r a G. : J ę z y k s y m u la c ji układów c ią g ł y c h - IBM sy s te m 360 - C o n ti- n o u s S y stem M o d e lln g P ro g ra m (CSMP) - ZETO - ZOWAR, W arszaw a 1 9 7 3 . [7] B i b l i o t e k a podprogram ów m atem aty czn y ch k o m p i la t o r a FORTRAN - CROOK
d l a m aszy n c y fro w y c h MERA-400 pod system em o p e ra c y jn y m CR00K-4, tom V I.
P o z n a ń 1 9 8 3 .
[8] WZE ELWRO: F o r t r a n - B i b l i o t e k a podprogram ów , z e s z y ty 1 -5 , n r 1 3 0 4 4 /1 -5 . W rocław 1 9 7 1 -1 9 7 2 .
R e c e n z e n t: D o c. d r h a b . i n ż . P rzem y sław P a z d ro
11 6 R. K o n ie c z n y , 3« K raw lec
BOIIPOCH OUPOTPAMM/iPOBAHHH MOAEJIH ST3+OP2 COAEHCTBHfl HECKOJIBKHX
HPHËMHHKOB TOKA C KOHTAKTHOiri CETbfc
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£ c T a T B e n p e A O T a B j e H U a c n e x T U o n p o r p a M M H p o B a H H H M O A e $ < $ im H p o B a H H o a u a i e x a - m y e c x o f l H O A e x H T a n a . S T 3 + O P 2 i A K H a M H ^ ie o K o ro c o A e S c T B u a n e c x o x b k h x n p H ëM H H x o B i o x a c x o B i a x T B o a c e i b j o A X fi u e x e i C H M M yiauH O H H H X p a c v ë i o B n p o B o x a u u x H a x o u - n b m e p a j c . M oA H W P H A H poB aH H aH n o A e x b T H n a i S T 3 + 0 P 2 ;b H a o i o a m e e B p e u H b o i p a H e H B X f le iC H e A H H C T B e H B o a M O A e x b B , n o 3 B a a H B n e a H a C H it y j u m H » c o a e a o T B H H H e o r p a H - H H H eH O rO X O I H H e C I B a n pH ëH H H X O B T O K a C K O H T aK T B O â C e i b D . C oC T O H T O H a S 3 c u e — T e n u p a 3 H 0 C T H 0 -A H < K > e p H e H IU ia jIb H H X y p a B H B H H a , H eoA B O pO A H H X C n ep e U eH H U M H K o a i f i i H B H e H i a i i H . B aaBHCHM OCTH o t n p H H H T o r o H 3 H x a n p o r p a M M H p o B a H H H a r a x x e MOHHOCTH X O M n b B T e p a , UOXHO pa3XH H H H M CHOCOÔ p e m a i b n p H B eA S H H b ie yp aB H G H H H .
B C T a T b e p a c c u o T p e H H a b b H 3 u x a n p o r p a M M n p o B a H n a s UCMII a 40PTPAH a T a x x e n p e A C i a B x e B a d p y x i y p a C H M y x h u h o h h h x n p o r p a M M O B H a b t h x H 3 H x a x .
PROBLEM OP MODEL ST3+OP2 PROGRAMMING POR COOPERATION OP SOME CURRENT COLLECTORS WITH TRACTION NETWORK
S u m m a r y
I n t h e p a p e r a s p e c t s o f p ro g ra m m in g o f t h e m o d i f i e d m a t h e m a t i c a l m o d el o f t h e t y p e ST3+OP2 f o r d y n a m ic c o o p e r a t i o n o f som e c u r r e n t c o l l e c t o r s w i t h a t r a c t i o n n e tw o r k a r e p r e s e n t e d . The m o d el i s made f o r s i m u l a t i o n
c a l c u l a t i o n s p e r f o r m e d b y c o m p u t e r s . I t i s t h e o n l y d o m e s ti c m o d e l w h ic h e n a b e l s s i m u l a t i o n o f c o l l a b o r a t i o n o f a r b i t r a r y n u m b e r o f c u r r e n t c o l l e c t o r s w i t h a t r a c t i o n n e t w o r k . The m o d e l i s b a s e d o n t h e s e g m e n t m a p p in g o f t h e t r a a c t i o n n e t w o r k . I t i s d e s o r i b e d b y a s y s te m o f d i f f e r e n t i a l - d i f f e - r e n c e e q u a t i o n s , h e t e r o g e n e o u s w i t h v a r y i n g c o e f f i c i e n t s . A s o l u t i o n d e p e n d s
o n t h e | p r o g r a m m i n g l a n g u a g e and t h e c o m p u t a t i o n a l p o w e r o f t h e c o m p u t e r . Two la n g u a g e s b a y e b e e n c o n s i d e r e d CSMP and P o r t r a n and s t r u c t u r e s o f s im u l a t i o n p ro g r a m s i n t h e s e tw o l a n g u a g e s ! a r e p r e s e n t e d . C o n s t r a i n t s a s s i gned b y t h e c o m p i l e r s o f t h e s e l a n g u a g e s and p l c u l a r f e a t u r e o f t h e p r o b le m d e t e r m i n e s t h e f i n a l fo rm o f t h e c o n s i d e r e d p r o g r a m s .
