Simulationstechnik

Bei der digitalen Simulation kontinuierlicher Systeme kommt sowohl den Simulationssprachen als auch den numerischen Methoden eine besondere Bedeutung zu. Die Wahl einer Simulationssprache stellt eine Entscheidung dar, die massgeblich darüber bestimmt, mit welchem Aufwand ein mathematisches Modell implementiert und das zugehörige Programm verifiziert werden kann, wie lesbar das Programm ist, wie leicht Aende-rungen des Modells und des Experiments möglich sind und weiteres mehr. Moderne Simulationssprachen, wie ACSL [1], CSSL-IV [2], DARE-P [3] usw., bieten eine Vielzahl von benutzerfreundlichen Attributen, was unter anderem zu wesentlich kürzeren Programmen führt als bei Verwendung höherer Programmiersprachen wie FORTRAN, ALGOL oder PASCAL.

Das Studium von Prozessen in der realen Welt erfolgt anhand von Modellen, d. h. qualitativen oder quantitativen Repräsentationen des Prozesses, die die relevanten Einflußfaktoren erfassen sollen. Dabei werden die wesentlichen Eigenschaften des Prozesses und ihre Wechselwirkungen durch mathematische Symbole und Gesetze repräsentiert.

Im Bereich der Handhabungsautomaten wurden in den letzten 10 Jahren sehr große Fortschritte gemacht, die es erlauben, Handhabungsautomaten als flexible Werkzeuge innerhalb eines Produktionssystems einzusetzen. Der erfolgreiche Einsatz wird weitere neue Bereiche erschließen. In dem vorliegenden Beitrag soll an einigen Teilaufgaben gezeigt werden, daß die Modellbildung und Simulation bei der Projektierung und Beurteilung ganzer Handhabungssysteme oder einiger Teilgebiete ein wertvolles und notwendiges Hilfsmittel sein kann. Auch die Datenverarbeitungsanlage zur Achsensteuerung und Verarbeitung der Sensorsignale muß entsprechend dem Anforderungsprofil untersucht und optimiert werden. Hierbei stellt die Rechenmtensitat und die Genauigkeit der Koordinatentransformationen auch an die Wahl des mathematischen Modells und damit an die Rechnerstruktur besondere Anforderungen.

Im Oktober 1981 kuendigte die Japanische Regierung ein zehnjaehriges Forschungsprogramm an, dessen Ziel die Entwicklung der naechsten Computergeneration ist. Bis zum Ende dieser Dekade soll die Computertechnologie soweit entwickelt werden, dasz der Mensch in nahezu allen Bereichen des taeglichen Lebens durch „intelligente“ und extrem leistungsfaehige Computersysteme unterstuetzt werden kann. Dieses Programm ist eine wesentliche Komponente des japanischen Wirtschaftsplans, dessen Ziel die Befriedigung der voraussichtlichen Beduerfnisse der japanischen Gesellschaft in den 90-iger Jahre ist. Japan, ein Land mit unbedeutenden Rohstoffvorkommen, hat erkannt, dasz Information und Wissen die bedeutendsten Ressourcen fuer seinen Wegins post-industrielle Zeitalter sind. Man ist ueberzeugt, dasz die auf dem Gebiet der Informations und Wissensverarbeitung fuehrende Nation auch wirschaftlich in der naechsten Dekade dominieren wird.

Nach einem kurzen Überblick über den Stand der Entwicklung schneller Bahnsysteme werden die Anforderungen an die Simulationstechnik für die Dynamik dieser Systeme besprochen. Der Aufbau von Simulationsmodellen für solche komplexe, mechanische Mehrkörpersysteme erfordert den Einsatz moderner Verfahren der Mechanik und der Rechentechnik. Anwendungsbeispiele aus der Praxis zeigen die Nutzanwen dung allgemeiner Simulationsprogramme in der Rad/Schiene und der Magnetschwebetechnik auf.

In der vorliegenden Arbeit wird ein Multiprozessorsystem untersucht, in dem Prozesse über Puffer Nachrichten austauschen und aufgrund der Syn-chronisation Blockierungen vorkommen.

Gegenseitige Behinderungen der Prozessoren beim Zugriff auf den gemeinsam genutzten Bus eines Multiprozessorsystems haben wesentlichen Einfluß bei der Ausführung von parallelen Programmen. Die Ausführungszeiten einzelner Programmteile hängen vom Buszugriffsverhalten aller bzw. einer Teilmenge aller gerade rechnenden Prozessoren und der Busvergabestrategie ab. Daher ist die Vorhersage der Gesamtaus-führungszeit und der zeitlichen Lage bestimmter Programmstellen sehr aufwendig und komplex. In diesem Beitrag wird ein Simulationsmodell vorgestellt, daß die Ausführungszeit von vorgegebenen Prozeßgraphen und die zeitabhängige Busauslastung bestimmt. Es wurde eine Reihe von Prozeßgraphen untersucht. Die Erfahrungen mit der Handhabung des benutzten Simulationspaketes FORCASD, Zeit- und Speicheraufwand werden vorgestellt.

Die Leistungsfähigkeit von Mehrrechnersystemen hangt wesentlich von der Art und der Struktur der Kommunikationswege zwischen den einzelnen Rechnern ab. Das M5PS Multiprozessorsystem ist als ein hierarchisches Mehrrechnersystem geplant, das aus mehreren gekoppelten Teilsystemen besteht. Jedes Teilsystem ist bereits ein Multiprozessorsystem mit bis zu acht Prozessoren an einem gemeinsamen Bus. Zur Bewertung verschiedener Verbindungsstrukturen zwischen den Teilsystemen wurde ein Si-mulationskonzept entworfen, das auf Auswertungsnetzen /NOE73/ und dem Simulations system FORCASD /DAHM82/ aufbaut. Bisher realisiert und hier vorgestellt werden ein detailliertes Simulationsmodell für die Kopplung zweier M5PS Teilsysteme sowie die dabei gewonnenen Ergebnisse und Erfahrungen.

Im Juli 1983 begann die einjährige Konzeptionsphase eines vom Bundesminister für Forschung und Technologie (BMFT) geförderten Projektes Deutsches Forschungsnetz (DFN) [ULL 83]. Das DFN soll dem Zweck dienen, Kommunikation zwischen Rechnern unterschiedlicher Hersteller im deutschen Forschungsbereich unter Benutzung des postalischen Da- tenpaketvermittlungsnetzes DATEX-P [RUT 81, TIR 82] zu ermöglichen. Ein an der Univer-sität Hamburg durchgeführtes Teilprojekt hat das Ziel, Entwurfsvarianten für den Anschluß eines auf DECnetlO basierenden lokalen Rechnernetzes zu bewertenf Für die Kopplung des lokalen DECnetlO-Rechnernetzes an DATEX-P wird ein dedizierter Gateway- Rechner (VAXl1/730) verwendet, dem die Transformation der in beiden Rechnernetzen un¬terschiedlich realisierten Rechnernetzdienste obliegt. Die geplante Konfiguration wird entwurfsbegleitend unter Benutzung simulativer Modelle untersucht. Die Resultate der Simulation sollen Prognosen bzgl. des voraussichtlichen Leistungsverhaltens des Gateway-Rechners ermöglichen und insbesondere die Konzeption der zu erstellenden Kommunikationssoftware und die Auswahl der anzuschaffenden Hardware unterstützen.

Speicher sind umso teuerer, jeschneller sie sind. Aus diesem Grund organisiert man den Speicherbereich einer Rechenanlage in mehreren Hierar-chiestufen aus verschieden schnellen Speichern. Die Probleme, die bei der Realisierung der Speicherhierarchie entstehen, können vielfach mit Hilfe von Simulation gelöst werden. Es ist dabei eine wesentliche Aufgabe, die Abstraktions-ebene der Speichermodelle sowohl dem Entwicklungsstand als auch den Speicher-ebenen und den jeweiligen Problemen anzupassen.

Es wird eine Methode zur Simulation von Rechnerarchitekturen vorgestellt und anhand der Simulation des Rechnenden Gedächtnisses, einer Homogenen Rechnenden Struktur, erläutert. Ihre wesentlichen Elemente sind das Beruhigungsverfahren, eine spezifische Induktion und die Komprimierungsstrategie. Vorab wird die Konzeption des Rechnenden Gedächtnisses skizziert.

Die stochastische Rechentechnik ist ein eigenständiges Verfahren für die Simulation diskreter stochastischer Prozesse. Solche Maschinen sind als Monte-Carlo-Prozesso- ren bekannt. Mit Monte-Carlo bezeichnen wir ein Verfahren, das sich mit Simulationsexperimenten basierend auf Zufallszahlen beschäftigt. Diese Spezialmaschinen meistern Aufgaben mit exponentieller Komplexität dort, wo Universalrechner versagen.

Vor dem Hintergrund der vielfach erhobenen Forderung nach der systematischen Entwicklung von Rechnern als eine ingenieurwissenschaftliche Disziplin, stellt die Simulation der mit Hilfe geeigneter Hardware-Beschreibungssprachen formal erfaßten funktionellen sowie strukturellen Eigenschaften digitaler Schaltwerke einen wichtigen Beitrag für die rechnergestützte Verifikation bzw. Falsifikation von System- Konzeptionen dar.

Bei SPIRO (Simulation Programs Including Real-time Operation) handelt es sich um eine Sammlung von Programmen für kontinuierliche, diskrete und warteschlangenorientierte Systeme. Hier beschreiben wir die Erweiterung für SPIRO zu einer Sprache zur Prozeßsteuerung und Betriebsmittelzuweisung, genannt SARA (Supervisor, Administrator and Resource Allocator).

Der Artikel stellt ein Modell für die Simulation eines beliebig parametrisierbaren CSMA/CD Busses vor und diskutiert Ergebnisse, die Aussaaen über das lokale Netz ETHERNET /ETHER80/ erlauben.

An einem vereinfachten Modell wurden zwei unterschiedliche CSMA/CD-Zugriffsproto- kolle auf ihre Leistungsfähigkeit für paketierte Sprachübertragung untersucht. Es kann festgestellt werden, daß ein speziell für Sprachübertragungen zugeschnittenes p-persistent Zugriffsprotokoll günstige Leistungswerte liefert, wenn die Paketüber- tragungszeit im Vergleich zu elementaren Organisationszeiten groß ist . Für größere Benutzerzahlen sind jedoch kleine Paketgrößen notwendig. Hierbei zeigt das einfache¬re Ethernet-Protokoll (1-persistent) kleinere Paketverluste. Auf einem 10 Mbit/s- Übertragungskanal können maximal 60 gleichzeitige Fernsprechverbindungen übertragen werden, wenn eine PCM-Codierung mit 64 kbit/s vorliegt. Bis zu 410 Verbindungen sind möglich mit Vocoderdatenraten von 3,68 kbit/s.

Das Modellanalyse-und Optimierungssystem (MAOS) wird zum Zwecke der Leistungsbewertung von Rechensystemen zur Zeit an der Universität Hamburg, Fachbereich Informatik, erstellt. Eine eigens für MAOS entwickelte Modellentwurfssprache (Input Language for the Model Analysis and Optimisation System: ILMAOS) soll der komfortablen und aufwandsmindernden Beschreibung und Analyse von Systemen dienen, für die (erweiterte) Wartenetze adäquate Modelle hinsichtlich des angestrebten Analysezieles sind. ILMAOS stellt zu diesem Zwecke besonders geeignete Sprach- und Strukturierungsmittel zur Verfügung, um z. B.

Der Einsatz höherer Programmiersprachen als eine von mehreren Beschreibungs- ebenen in Hardware-Entwurfssystemen eröffnet bei der Entwurfsverifikation durch vergleichende Simulation die Möglichkeit, Kontroll- und Vergleichsfunktionen in Form von Monitor-Prozeduren in die eigentlichen Hardware-Beschreibungen einzufügen, die als konkurrente Prozesse zu deren Simulation ausgeführt werden. Diese Technik wird anhand der Schritte Modulzerlegung und Modulverfeinerung innerhalb des Entwurfsprozesses eines einfachen Rechners demonstriert.

Das Simulationswerkzeug SIGMUS, ein Simulatorgenerator für Multi-prozessorsysteme, wurde entwickelt zur Beschreibung und Simulation von parallelen Prozessen, insbesondere von Multiprozessorsystemen. SIGMUS unterstützt die Mehrebenenmodellierung und -Simulation von den höchsten Abstraktionsebenen bis hinunter zur oberen Registertransferebene. Das Einsatzspektrum reicht vom Verifizieren des Systementwurfs in den frühesten Entwurfsphasen bis zum Testen der realen Software in der Implementierungsphase. SIGMUS und seine Modellbeschreibungssprache werden vorgestellt und die Einsatzmöglichkeiten bei der Mehrebenenmodellierung und -Simulation an einem Beispiel erläutert.

Die derzeit hauptsächlich in Verwendung stehenden Netzwerkanalyse-programme wie SPICE /1/, ASTAP /2/ und NAP2 /3/, sind alle Anfang der 70iger Jahre entwickelt worden. Danach sind im wesentlichen nur mehr Programme entstanden, die sich auf spezielle Aspekte wie die Logikoder Timing-Simulation digitaler Schaltungen /4/ oder Switched Capacitor Schaltungen /5/ konzentrieren und dadurch für diese Anwendungen eine sehr hohe Wirkung erzielen, jedoch für allgemeine Anwendungen der Netzwerksimulation nicht einsetzbar sind.

Seit der Erfindung des integrierten Schaltkreises in den siebziger Jahren gewinnt die Modellierung von Halbleiterbauelementen stetig an Bedeutung. Speziell die Mikrominiaturisierung von Bauelementen, die für die sogenannte „Very Large Scale Integration (VLSI)“ eine Voraussetzung darstellt, erfordert eine rigorose Analyse des elektrischen Verhaltens der verwendeten Bauelemente, um den Anwendern von integrierten Schaltungen das gewünschte und geforderte Maß an Komplexität (mehr als 400.000 Transistoren pro integrierten Schaltkreis) und Zuverlässigkeit garantieren zu können.

Programme zur Simulation integrieter Schaltungen sind in zunehmendem Maße zu Standarwerkzeugen des Schaltungsentwicklers geworden.

Der Beitrag versucht, den Stand der Technik beim rechnergestützten Schaltungsentwurf kurz darzustellen sowie Ziele, Schwerpunkte und Besonderheiten des Rechnereinsatzes aufzuzeigen. Einige Beispiele demonstrieren die Anwendung von Programmen, die speziell für die Entwurfsphase konzipiert wurden. Schwierigkeiten bei der Rechneranwendung werden angesprochen.

Die Entwicklung integrierter Schaltungen ist bei der zunehmenden Komplexität ohne eine Simulation von Teilschaltungen und Schaltungsgruppen nicht mehr denkbar. Simulationsprogramme für unterschiedliche Zielsetzungen, ausgerüstet mit verschiedenen Modellen zur Beschreibung von Schaltungskomponenten, insbesondere der Transistoren, sind allgemein verfügbar. Diese Modelle weisen zum Teil stark prozeßspezifische Parameter auf, die meist mit Literaturwerten vorbesetzt sind. Für eine möglichst realistische Aussage der Simulationsrechnung müssen jedoch zutreffendere Größen eingesetzt werden. Insbesondere bei analytischen, näherungsweisen Modellen, wie sie z. B. im Netzwerkanalyseprogramm SPICE vorliegen, und welche auch Effekte höherer Ordnung berücksichtigen, sind die entsprechenden Parameter nur sehr unzulänglich bekannt und sehr von der Prozeßführung abhängig. Daraus ergibt sich für den Anwender eines derartigen Programmes die Notwendigkeit, die aktuellen Parameter aus entsprechenden Messungen selbst zu erarbeiten. Zu diesem Zweck wurde im ENTWICKLUNGSZENTRUM INTEGRIERTE SCHALTUNGEN in Ulm das Meß- und Auswertesystem MAUS entwickelt, welches darüber hinaus auch zur Wareneingangskontrolle für prozessierte Wafer, zur Prozeßkontrolle und zur Fehleranalyse an integrierten Schaltungen eingesetzt werden kann.

In diesem Vortrag soll ein Bild der Modellierproblematik vom Standpunkt des Programmbenützers entworfen werden. Dabei muß vom Modellkonzept des Autors des Computerprogrammes ausgegangen werden, das sich in seiner Dimensionalität, seinen Grenzen und zugelassenen Optionen und in den Iterations- und Lösungsverfahren für das meist lineare Gleichungssystem ausdrückt. Als Benutzer zahlreicher Programme während vieler Jahre beim OECD-DRAGON Projekt in England zur Entwicklung des Hochtemperaturreaktorkonzepts möchte ich zu dem Teil der Modellarbeit Stellung beziehen, den man mit der Verbindung von Programmketten, der Vorbereitung ihrer Eingabe und der Auswahl ihrer Optionen aufgegeben bekommt. In der Praxis ist man gezwungen, einen Kompromiß zwischen einem exakten und einem approximativen aber einfachen Modell zu schließen. Dabei ist es überraschend, wie gut die Resultate einfacher Modelle sein können, oft auch dort, wo man es nicht erwarten würde. Natürlich ist ein verständliches, einfaches Modell auch überzeugender als ein kompliziertes, bei dessen Einsatz die Gefahr besteht, an den Grenzen der Rechnerressourcen oder an der wegen der Größe des Problems zu langsamen Konvergenz des Rechnerverfahrens zu scheitern. Um das gleiche Geld könnte man vielleicht zu einem richtigen Ergebnis in einer zweiten Rechnung mit einem alternativen Modell bereits eine Bestätigung bekommen oder etwaige Schwächen im ersten Modell aufdecken.

In der Kerntechnik ist man wie in keiner anderen Disziplin auf die Aussagekraft und Zuverlässigkeit analytischer Simulationsmodelle angewiesen. Von der Richtigkeit der Vorhersagen über das Verhalten von Systemen zur Gewährleistung der Sicherheit von Kernreaktoren hängt deren Funktionsfähigkeit ab. Die Simulationsmodelle werden in Form von Rechenprogrammen eingesetzt. Zur Absicherung ihrer sinnvollen Anwendung bedient man sich der Durchführung von sogenannten Standardproblemen, bei denen sowohl ein Experiment mit den Ergebnissen eines Rechenprogrammes verglichen, als auch die Bandbreiten der Ergebnisse und die fachlichen Qualifikationen der Programmbenutzer kontrolliert werden.

Kompensationsanlagen warden in Drehstromnetzen zur Kompensation von Blindleistung, zur Reduktion von Oberschwingungen sowie zur Symmetrierung unsymmetrischer Netzbelastungen eingesetzt. Mit der Entlastung des Drehstromnetzes von den oben angeführten „Netzrückwirkungen“ wird eine Verringerung der Übertragungsverluste, eine bessere Ausnutzung der vorhandenen Betriebsmittel sowie ein sicherer Netzbetrieb bei erhöhter Qualität der Stromversorgung gewährleistet /1/. Gegenüber den konventionellen Verfahren wird in letzter Zeit den Verfahren der statischen Kompensation mit Hilfe von Thyristorschaltern aus Gründen der Schnelligkeit, ZuverlässigT- keit, Wirtschaftlichkeit und Wartungsarmut immer mehr der Vorzug gegeben.

Für die Dimensionierung der Druckrohrleitungen von Hochdruck-Wasserkraft-anlagen ist die Berechnung bzw. die Simulation der bei Übergangsvorgängen auftretenden Druckstöße von Bedeutung. Diese Simulation erfolgt üblicherweise numerisch mit der Charakteristiken-Methode. Diese kann heute als Standardverfahren bezeichnet werden und es existieren ausgereifte Programmpakete auch für recht komplexe hydraulische Systeme. Mit diesem Verfahren werden in der Regel Übergangsvorgänge in hydraulischen Systemen simuliert indem z.B. die durch den Turbinen-Leitapparat gebildete Randbedingung entsprechend variiert wird.

Die Befriedigung des steigenden Nahrungsbedarfs für eine immer stärker wachsende Weltbevölkerung erfordert verbesserte und effizientere Bewässerungstechniken für die Landwirtschaft in den ariden und semiariden Regionen. Ein wesentlicher Schritt dazu liegt in der Verwendung von minderwertigem Wasser, wie Salz, Brack oder Abwasser. Diese Wasser sollen jedoch nicht mit aufwendigen Mitteln aufbereitet werden, sondern durch Verteilung geeignet gemischten Wassers (Distribution + Dilution = Distrilution) den unterschiedlichen Anforderungen der zu bewässernden Areale angepaßt werden. Durch die kombinierte Aufgabe von Verteilung und Vermischung des Wassers ergibt sich eine Vielzahl von regelungstechnischen Problemen, zu deren Lösung geeignete Methoden, insbesondere unter Zurhilfenahme von Simulationsverfahren, entwickelt werden müssen.

Die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Wasserkraftanlagen, insbesondere von Hochdruckanlagen, ist in hohem Maße von dem Verhalten des hydraulischen Zuleitungs- und Ableitungs-systems abhängig. Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Bildung eines nichtlinearen mathematischen Modells des hydraulischen Zuleitungssystems einer Hochdruckanlage. Aufgrund des mathematischen Modells wurde mittels eines HP 9845B Rechners das entsprechende Simulationsrnodell entwickelt. In struktureller Hinsicht setzt das Simulationsmodell den Einsatz des erwähnten Rechners zum Simulationstraining voraus. Ferner kann der Rechner als sehr geeignetes Mittel bei dem Entwurf ähnlicher hydraulischer Systeme eingesetzt werden. Die Genauigkeit des Modells wurde durch praktische Messungen im Wasserkraftwerkbetrieb geprüft.

Stromrichter erlauben eine verlustarme und dynamisch hochwertige Steuerung des elektrischen Energieflusses zwischen einem Versorgungsnetz und einem Verbraucher. Infolge der periodischen Schalterfunktion der Halbleiterelemente entstehen neben dem gewünschten Nutzsignal auch Oberschwingungen: im betrachteten Anwendungsfall von leistungsstarken Drehstrom-Brückenschaltungen noch zusätzlich Blindleistungsbedarf und Spannungseinbrüche. Diese als Netzrückwirkungen bezeichnete Problematik verschlechtert in der Regel die Qualität der Energieversorgung und darf deshalb bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten. Hier sollen insbesondere dynamische Ausgleichsvorgänge untersucht werden, was auf umfangreiche Parameterstudien an Systemen höherer Ordnung führt. Grundlage der vorgeschlagenen Simulation ist die minimale Zustands- raumbeschreibung, d. h. eine Realisierung mit minimalen Aufwand an Integratoren. Der Übergang von einem Abschnitt der Zustandsbahn auf den folgenden wird durch systemabhängige Umschaltbedingungen festgelegt. Vergleichende Auswertungen mit einem Digital rechenprogramm bestätigen die ausreichende Genauigkeit der Analogsimulation.

The Simulation and modelling of storage and pumped storage power stations for Computer aided expansion planning,long-, mid- and short-term operation planning of hydrothermal electric power systems are the main tasks within this paper. Some essential restraints are explained for demonstrating the Mixed-Integer-Modelling. The model application to practical pumped storage plants can be seen from some diagrams.

Die STEWEAG und IBM Österreich entwickelten gemeinsam das Programmpaket „Energie Management System“ /l/. Die derzeitige Version dieses Programmsystems ist auf einzelne und/oder kombinierte Energiesysteme (elektrizitätswirtschaftliche Systeme, Fernwärmesysteme und deren Kombinationen) anwendbar, um deren Betrieb für eine Woche und/oder einen Tag im voraus wirtschaftlich zu planen.

Die sich allgemein zuspitzende Energieverteuerung führt vor allem in den europälischen Industrieläandern zu verstärkten Anstrengungen der Energie-Einsparung. Rund 40% des west-deutschen Energiebedarfes werden für Heizung und Klimatisierung von Gebäuden aufgewandt und bieten damit ein lohnendes Untersuchungsziel.

Das Fraunhofer-Institut für Transporttechnik und Warendistribution (ITW) in Dortmund nutzt die Simulation für die Planung und Analse von Materialflußsystemen. Die Anwendungsgebiete erstrecken sich von der Simulation einzelner Subsysteme wie z.B. der Planung eines Hochregallagers bis hin zur Nachbildung eines gesamten Fertigungsbetriebes mit allen seinen relevanten Eigenschaften (GRO).

Der Montage-Modell-Simulator (MOMOS) bildet Montage- und Arbeitssysteme in ein Modellsystem ab. Bevorzugt werden Anlagen, in denen großvolumige Güter befördert und produziert werden. MOMOS unterstützt die Planung und das Betreiben der Anlagen, indem die Abläufe simuliert werden. An einem Beispiel werden 3 einfache Simulationsergebnisse gezeigt.

Materialflußsysteme in hochautomatisierten Anlagen, insbesondere im Bereich der Fertigung, Lagerhaltung und Montage, sind gekennzeichnet durch eine Vielzahl parallel ablaufender Vorgänge.

Die gegenwärtig verfügbare Simulationssoftware bietet nur geringe Unterstützung für die Erstellung von und das interaktive Experimentieren mit Modellen /5/. Zudem genügen die höheren ereignisdiskreten Simulationssprachen kaum den Anforderungen unterschiedlicher potentieller Nutzergruppen nach einfachem Zugang, übersichtlicher Arbeitsweise und Datenausgabe. Zeigler /5/ führt zwar für verschiedene Arbeitsschritte in der Modellbildung und Simulation prototypische Sprachen und Werkzeuge auf. Für Untersuchungen bestimmter Klassen von Realsystemen liegt es jedoch näher, ein Preprozessorenkonzept zu verfolgen, das aus den Moduln Modellerstellung, Generierung eines Programms in einer verbreiteten herkömmlichen Simulationssprache ausreichender Mächtigkeit und Modelländerung besteht. PRESIS (der Preprozessor für Simulationsmodelle in SLAM) wurde zur Planung und Gestaltung flexibler Montagesysteme /4/ entwikkelt. Er kann bis jetzt die in Bild 1 dargestellten typischen Strukturen bewältigen.

Chemische Prozesse werden durch vielfache Kopplungen, damit verbundene Wechselwirkungen und ihr komplexes Zeitverhalten dynamisch immer empfind licher. Deswegen benötigen sie effektive Leitsysteme, die eine optimale Ausnutzung der durch Verfahren und Anlagen gegebenen Freiheitsgrade erlaubt, ohne dabei die sicherheitstechnischen Grenzen zu überschreiten. Grundlage für ihren Einsatz ist ein Prozeßmodell. Es ist die Frage zu beantworten, welches Modell hierzu das geeignetste ist.

Trotz der Entwicklung moderner Regelungskonzepte wird bei realen Produktionsprozessen meist dem Menschen die Verantwortung der übergeordneten Regelung übertragen. Dabei vertraut man besonders in Extremsituationen auf die Erfahrung und das menschliche Be¬urteilungsvermögen. Zur Unterstützung der menschlichen Entscheidung und zur Abschätzung der zu erwartenden Prozeßreaktionen ist die Simulationstechnik ein wichtiges Bindeglied zwischen dem Menschen und der Prozeßrechentechnik geworden. Dieser Beitrag soll zeigen, wie durch laufende Prozeßbeobachtung immer ein dem Prozeß angepaßtes Modell ermittelt werden kann, welches dann anhand verschiedener Simulationsmöglichkeiten eine wichtige Entscheidungshilfe für die manuelle Regelung realer Prozesse ist. Die Modellbestimmung erfolgt mit einem bekannten Identifikationsverfahren.

Es wird das Leistungs- und Betriebsverhalten eines großen Luftkollek- tor-Speichersystems zur solarunterstützten Virgin-Heißlufttrocknung mit 1O-t-Bulk-Trocknern untersucht. Die Anlage wurde in Salta (Nord¬argentinien) errichtet (s. Abb. 1).

Die NaOH Auflösung ist ein typisches Endpunktproblem. In diesem Paper wird zuerst das mathematische Modell der Exothermen Reaktion in dem Chargenreaktor mit einigen Nichtlinearitäten und das mathematische Modell des Kühlsystems gegeben. Mit diesem Modell werden die optimalen Zeitverläufe der Temperatur und Konzentration ermittelt, wobei ein Optimierungspaket und die Annäherung des Eingangsignals mit einem Tschebyschewpolynom verwendet wurden.Die optimalen Verläufe werden als entsprechende Sollwertgrössen verwendet und ein PID Regler wurde mit der Stützung desselben Pakets entworfen.

Einleitend wird auf die Problemstellung, Brauprozesse simulativ an ein vorgegebenes Energieangebot durch Sonnenkollektoren optimal anzupassen, eingegangen.Ausgehend von verfahrenstechnischen Prozessen wird im ersten Teil eine Prozeß-Modul-Spezifikation entwickelt, die aus einer hierarchischen Zerlegung des Verfahrens abgeleitet und in eine konforme Datenbasis überführt wird. Im zweiten Teil wird für die Testphase des Simulationsmodells auf die Datenhaltung und den Benutzerdialog eingegangen, in denen die Analyseobjekte für den Scheduler in Form von Sudplänen kombiniert werden.

Ein Krankenhaus kann als komplexes System angesehen werden, das zur Betreuung von Patienten bestirrmte Ressourcen wie Ärzte, Pflegepersonal, Betten und medizinisches Gerät zur Verfügung hat. Entscheidungen im Krankenhauswesen betreffen den Einsatz dieser Ressourcen. Wichtigster Kostenfaktor ist der Personalbereich. Der Anstieg der Personalkosten auf ca. 75 % der laufenden Gesamtkosten der Krankenhäuser verdeutlicht, wie schwerwiegend sich ein unwirtschaftlicher Personaleinsatz auswirken muß.

Das Postzentrum, als Teil des Postverkehrsnetzes, ist ein System zur Verteilung von Sendungen von einkommenden nach ausgehenden Richtungen. Es ist dies ein typisches Massenwartungssystem in welchem grosse Bedienungsanforderungen von begrentzten Bedienungskapazitäten gefordert werden. Dabei ist die Leistungsnachfrage zufällig und fluktuiert in den Zeit und im Räume. Um die Bearbeitung der Sendungen möglichst schnell und vollkommen zu befriedigen ist ein Steuerungssystem im Postzentrum notwendig.

Die Charakteristiken des Betriebssystems von Lokomotiven sind abhängig u. a. von: der Zahl der im Rahmen des Systems eingesetzten Lokomotiven, der Zahl der Prüf-und Reparaturstände im Lokbetriebswerk sowie von ihrer Ausnutzung, Zuverlässigkeitscharakteristiken von Lokomotiven. Es ist interessant, den Einfluß der genannten Parameter des Systems auf seine Charakteristiken kennenzulernen. Die Eigenart des Schienentransportes macht das Experimentieren am Betriebssystem von Lokomotiven in seiner realen Umgebung unmöglich. Es bleibt, die Methoden der Modellbildung und Simulation anzuwenden.

Für viele betriebswirtschaftliche Problemstellungen wurde eine kaum noch überschaubare Zahl konkurrierender Planungsmethoden entwickelt. Auf die Praktiker kommt eine Flut alternativer Lösungsvorschläge zu, die im einzelnen kaum noch wahrgenommen und nicht mehr sorgfältig evaluiert werden können.

A strong connection between technical and economic aspects is characteristic for present-day shipping. In this paper Simulation is identified as a powerfull tool for preparing decisions within the field of shipping because by its means the user is able of experimenting with such complex models necessary for representing technical and economic conditions of ship Operation. There is a need for quantifying the economic influence of the amount of borrowed capital and its costs for building a ship on the one hand and of the extent of the ship’s utilization and obtainable freight rates during ship operation on the other hand. Technical conditions influence the transportation costs because these are essentially determined by resistance, propulsion and fuel consumption. An example shows the use of a discrete and deterministic Simulation model for estimating the revenues of a combined container-bulk vessel.

Prognosen über Bestände von Personen spielen eine fundamentale Rolle in den Sozial- als auch Wirtschaftswissenschaften.Einfache Beispiele sind Bestände von Lebensversicherungen oder Krankenversicherung eines Versicherungsunternehmens. Der Bestand einer Gruppe von Steuerzahlern oder Sozialversicherungspflichtigen kann jedoch genauso Grundlage einer Untersucherung sein. Charakteristisch ist ferner, daß von den Mitgliedern dieser Gruppen, die selbst wieder in einzelne Untergruppen zerfallen, Beiträge erhoben werden, um Leistungen finanzieren zu künnen. Sowohl der Leistungsumfang als auch der Beitragsumfang ist in zweifacher Hinsicht eine stochastische Größe: die Höhe der einzelnen Zahlungen und die Dauer dieser Geldflüsse. Einzige Forderung,die an die betrachteten Zeiträume gestellt wird, ist,daß diese paarweise disjunkt sind,wir nennen sie Prognosezeiträume (siehe K.Pilzweger (9)).

Häufig wird der Simulation der hohe Aufwand angelastet, der für die Modellerstellung an Programmier-sowie für die Auswertung an Rechenleistung zu erbringen ist. Dies verhinderte bisher, daß die Möglichkeiten dieser Technik über den Expertenkreis hinaus ausgeschöpft wurden Die enormen Fortschritte der letzten Jahre auf dem Gebiet der Rechnertechnologie fordern dazu auf, die verfügbaren Kapazitäten unmittelbar für die Simulation zu erschließen.

Im Jahre 1976 wurde an der ETH unter der Leitung von W. Hälg und H.J. Haiin ein Forschungsprojekt in Angriff genommen, das die Entwicklung eines Multiprozessors zum Ziel hatte.

The CYBERPLUS multiparallel processor is the first in a series of mutltiparallel processors from Control Data Corporation. The CYBERPLUS processor provides a high-speed scalar capability for scientific and business applications. Expanded System performance may be achieved by adding up to 240 CYBERPLUS processors.

The design of the world’s fastest and most advanced Simulation Computer, SIMSTAR, presented many engineering challenges. This paper describes the new technology employed in EAI’s SIMSTAR, an all-new Simulation muitiprocessor. The latest innovations in implementation of both linear and digital integrated circuits, together with new techniques in subsystem circuit design, packaging, and system design make SIMSTAR possible and practical today.SIMSTAR is a new-generation, parallel simulation multiprocessor designed specifically for analysis of dynamic systems. Consisting of the most advanced linear and discrete circuit technologies, SIMSTAR is a high-performance, automatic computational unit. Capability is provided to accurately model the complex engineering processes, including all their non-linear, discontinuous and stochastic characteristics.The key innovations, some of which are presented in detail, are: An efficient, three-level Connection Matrix (CMOS implementation) and a smart matrix connection search algorithm.An efficient Parallel Logic Processing Unit for high-speed sequential and combinational logic generation.A 32-bit system-integrated Digital Arithmetic Processor with removable cartridge disc mass storage unit.A 16-bit system-integrated Local Control Processor (68000MP-based) as an intelligent setup and control interface.A memory-mapped (shared-memory) interprocessor digital interface.The mathematical computing block concept providing multi-functional capabilities for parallel computing components.System-integrated Automated Test Equipment (ATE) with Automated Diagnostics for mathematical computing blocks, connection matrix, and parallel logic processing unit, both static and dynamic.An Autobalance System for time and temperature drift correction, ensuring high accuracy in a consistent manner.A 3000 Point Solid-State Readout (diagnostic and problem solution) system with an Autoranging ADC and automatic offset correction.An Active Ultra-High Quality Ground Preservation System.Extended Range (pseudo-floating point) digitally set coefficient units and multipliers.Automatic Noise/Oscillation Detection System.System-integrated analog signal line translator amplifiers for fidelity connection with external equipment.Deglitcher circuits, greatly reducing transients from on-line electronic switching.Wide bandwidth, active fixed function generators.Digitally set arbitrary function generators with high-speed on-line function data update.Compound Operational Amplifiers yielding 60MHz bandwidth PLUS excellent dc. offset and drift characteristics.

Ausschlaggebend für die Neukonzipierung des Hybridrechensystems war der in Hinsicht auf Hardware- und Softwareausstattung nicht mehr zumutbare Betrieb des zum Hybridrechensystems EAI 7900 gehörenden Digitalrechners EAI 8400. Dies war umso notwendiger, als das Hybridrechensystem sowohl in der Forschung als auch in der Ausbildung der Studenten im Fachgebiet Regelungstechnik eingesetzt werden sollte. Der letzte Punkt stellte sich als ausschlaggebend für das Software-Gesamtkonzept heraus.

Modelle sind Abbildungen von Gegenständen oder Vorgängen. Unter einer „allgemeinen Modelltheorie“ wird die Untersuchung der „formalen“ Strukturen von Modellen verstanden. Eine solche Untersuchung setzt zunächst voraus, daß die Gegenstände oder Vorgänge selbst formalisiert warden: d. h. daß ein formales Modell der allgemeinen Struktur von Gegenständen oder Vorgängen — man könnte auch sagen von der „Welt“ — aufgestellt wird.

Die vorzustellende Methode betrachtet jene Situation, die den Modellierer das erste Mal mit der abzubildenden Realität konfrontiert. Das reale System gilt es dabei so wahrzunehmen, daß es in das gewünschte Modellsystem umgesetzt werden kann. Bei diesem Prozeß der System-Urmodellierung, der ganz am Anfang einer Modellentwicklung steht, ist die Problematik der Gestaltwahrnehmung nur mit Hilfe eines speziellen Problemlösungszyklus zu bewältigen. Dieser Zyklus der Systemexploration steuert uns durch die Untiefen der Psycho-Logik unseres Gehirns.

Infonmationstheoretische Überlegungen führen zu neuen Ansätzen, Modelle zu bilden. Hierbei wird der räumlichen und/oder kontrollmäßigen VerteiItheit und der postulierten Informations-Erhaltung im System (und Modell) Rechnung getragen. Dies führt zu einer anderen Behandlung von parallelen Prozessen und (hoffentlich!) zu besseren Simulationsergebnissen. Es werden vergleichende Betrachtungen zwischen nebenläufigen Prozessen des täglichen Lebens und formalen Simulationsmodellen gezogen. Die Sprache der P-Ta-Netze (Puffer/Transaktor-Netze) wird als Modellierungssprache vorgetragen.

Die Effektivität eines Simulationssystems wird bedeutend beeinflußt vom Exekutivs, d. h. vom Zeitsteuerungsalgoritmus des Simulationssystems. Die Vorteile und Nachteile der zwei Grundlösungstypen, die „next event“ und „time mapping“ Methoden sind von gegensätzlicher Natur. Bei der „next event“ Methode haben die Zeitschritte den maximalen Wert, aber lange Ereignisketten mässen untersucht werden. Die „time mapping“ Verfahren dagegen vermeiden die Untersuchung von langen Ereignislistenstrukturen, aber hier vermindern die minimalen Zeitschritte die Effektivität. Da der Aufwand von Rechnerzeit bei Modellen von hoher Komplexität eine wichtige Rolle spielt, wurden eine Anzahl von Forschungsarbeiten darauf gerichtet, die Effektivität zu erhöhen [1][2][3][4][5][6][7]. Unter diesen zeigte die Arbeit von Ulrich [1], daß die „time mapping“ Struktur mit der exklusiven Simulation von Aktivitäten und eine zirkuläre Listenstruktur in viele Fällen vorteilhafter ist.

Im Simulationspaket GPSS-FORTRAN Version 3 sind Totzeitvariable implementiert, um dem Anwender zeitkontinuierlicher Simulation die Modellierung zeitverzögerter Vorgänge zu erleichtern. Dieser Aufsatz ist als eine Einführung in die Verwendung von Totzeitvariablen gedacht. Da die Implementierung von Totzeitvariablen nicht ganz unproblematisch ist, erscheint es angebracht, dem Benutzer auch einen kurzen Einblick in die angewandte Verfahrensweise zu geben.

Dieser Beitrag zeigt Möglichkeiten des einsatzes der Simulationstechnik in der Ausbildung von HTL-Technikern. Die analoge Simualtion verwendet OPV-Module zur Nachbildung von Strecke und Regler. Die digitale Simulation beruht auf der Codierung der Zustandsdifferentialgleichungen in einer höheren Programmiersprache. Die hybride Simulation verwendet den Mikrocomputer als Regler.

Mathematische und mechanische Kreis!aufSimulatoren werden zur Untersuchung der Beeinflussung der relevanten hämodynamisehen Größen durch Herzersatzsysteme mit dem Ziel eingesetzt, optimale Ersatzsysteme in toto bzw. Elemente des Ersatzsystems wie z.B. Herzklappen zu entwickeln. Es werden beide Methoden dargestellt und ihr zweckmäßiger Einsatz diskutiert.

Die periphere arterielle Verschlußkrankheit (paVK) stellt eine häufige angiologische Erkrankung dar, wobei es durch Ablagerungen an den Gefäßwänden zur Stenosierung, d. h. Einengung, des Arterienlumens kommt und somit die Sauerstoffversorgung in den nachfolgenden Geweben beeinträchtigt wird. Klinisch auffällig wird die Erkrankung allerdings erst bei schweren Lumeneinengungen, da Kompensationsmechanismen sehr lange eine adäquate SauerstoffVersorgung aufrecht erhalten können.

Im hypovolämisch-traumatischen Schock (Unfall mit starkem Blutverlust, Knochenbruch und Weichteilverletzungen) kommt es zu starken Veränderungen vieler Herz-Kreislauf-Parameter (arterieller Blutdruck, zentrales Blutvolumen, Herz-Zeit-Volumen, peripherer Gefäßwiderstand, Herzmuskelkontraktionsfähigkeit usw.) Da sich fast alle diese Größen mehr oder weniger stark gegenseitig beeinflussen, ist eine Unterscheidung von Ursache und Wirkung sehr schwierig. Dies wäre aber eine Voraussetzung für eine zielgerichtete Therapie.

Nach A.C. Guyton ist das Kennzeichen der renalen Hypertonie ein, im Rahmen der Regulationsstörung erhöhtes Herzzeitvolumen. Diese Hypothese, am sog. Guytonschen Modell gezeigt, konnte weder an Ratten, die einen durch DOCA bzw. einen durch NaCl-reiche Diät induzierten renalen Hochdruck aufwiesen, noch an Kontrolltieren nachgewiesen werden. Daher wurde ein mathematisches Modell zur Simulation der Hypertonie entwickelt als Sonderfall das Guytonsche Modell enthält. Mit diesem Modell kann das hämodynamische Verhalten bei Hypertonie eindeutig nachgebildet und die Signifikanz beteiligter Mechanismen untersucht werden.

Es wird ein mathematisches Modell der intrakraniellen Liquor- und fIämo dynamikbeschrieben, welches unter Berücksichtigung einer variablen cerebrovaskulären Resistenz autoregu1atorisehe Prozesse einbezieht. Das Modell kann zur theoretischen Behandlung von Fragen im Zusammenhang mit dem Versagen der Autoregulation eingesetzt werden. Anwendungen des Modelles zur Parameteridentifikation zeichnen sich ab.

Zur Beschreibung der Absorption verschiedener Substanzen /Zucker, Aminosäuren usw./ im Gastrointestinaltrakt wurden in der Literatur verschiedene Modelle vorgestellt, die in unterschiedlicher Weise auf die Besonderheiten der Darmresorption eingehen Es handelt sich vorwiegend um Komartmentmodelle und deren Modifikationen und um hydrodynamische Modelle.

In vielen Fällen ist der behandelnde Arzt daran interessiert, durch Medikamen-tenverabreichung bestimmte zeitliche Verläufe der verschiedenen Stoffkonzentrationen im Blutplasma der Patienten zu erreichen. Um dies zu bewerkstelligen, verschreibt er, ausgehend von pharmakokinetischen Daten, die Medikamente so, dass der gewünschte Verlauf gut angenähert wird. Klassisch werden die Dosierungen der Medikamente und die Zeitpunkte der Verabreichung mit Hilfe von Mehrkompartimentenmodellen für die Pharmakokinetik bestimmt [1],[2],[3]. Da dieses klassische Verfahren für nicht-konstante Sollverläufe oft ungenügende Resultate liefert, empfiehlt es sich, Methoden der Systemtheorie zu verwenden, um in gewisser Weise optimale medikamentöse Behandlungen zu berechnen. Dabei wird eine Behandlung durch die Dosierungen und die Zeitpunkte der Pilleneinnahmen eindeutig definiert.

Ein stetiges deterministisches mathematisches Modell der Erythropoese wurde entwickelt, das alle Zelltypen der erythropoetischen Zellinie enthält von Stammzellen bis zu Erythrozyten. Das Modell stellt sich als System von über 70 nicht linearen Differentialgleichungen dar und kann deshalb nur auf einer Rechenanlage simuliert werden. Experimentelle Daten zur Erythropoese der Maus wurden in eigenen Labors bestimmt oder der Literatur entnommen. Neben Daten des Gleichgewichtszustands wurden auch Meßwerte nach Blutung, Hypertransfusion, Injektion von Erythropoetin oder Hydroxyurea, Bestrahlung oder Kombinationsbehandlung herangezogen. Die Modellparameter ließen sich derart anpassen, daß das Modell alle genannten Situationen hinreichend gut nachvollziehen konnte. Die Regulation im Modell beruht auf Zell-zu-Zell Interaktionen und dem Hormon Erythropoetin (EPO). Trotz der gebotenen Vorsicht bei der Interpretation von Modellergebnissen und trotz weniger widersprüch¬licher Daten, scheint es außer EPO keinen weiteren humoralen Regulationsfaktor der Erythropoese zu geben.

Die Methode der Bond Graphen ist eine Antwort auf den Wunsch nach eine Einheitliche Modellierungsmethode für Technisch-Physikalische Systeme. In der heutigen Lage gibt es eine vollständige Divergenz zwischen Disziplinen wie Mechanik, Elektrische Netzwerk Theorie, Transport Phänomene, Reaktions Kinetik oder Thermodynamik. Für Spezialisten ist dies eigentlich kein Problem. Für interdisziplinare Forscher aber ist es ein groszer Nachteil das? es in diesen Gebieten keine gemeinschaftliche Konzepten gibt und das2keine einheitliche Sprache verwendet wird auszerhalb der Mathematik. Auch in der Bildung, wo die interdisziplinare system Modellierung und dynamische Simulation immer wichtiger wird, macht sich dieses Problem ganz stark fühlbar. In einzelnenGebieten,z.B. in der Akustik und in der Wärmeleitung haben analoge elektrische Netzwerke eine gewisse Anwendung gefunden. Ein Netzwerk zeigt in klarer Weise Elemente mit präzisen Eigenschaften auf, wie R, C und L, die verknüpft sind durch eine Struktur, wofür (Kirchhoff) Gesetze gelten. Zudem sind die elektrische netzwerk Analyse und die zugehörigen systematische Berechnungsverfahren weit entwickelt worden. In anderen Gebieten wie die Genannten aber ist die elektrische Netzwerk Darstellung mit seinem inhärenten elektrischen Begrenzungen niemals als einheitliche Sprache akzeptiert worden. Die Darstellungsweise mit Bond Graphen ist eine generalisierte Netzwerk-Notation worin z.B. mechanische und elektrische Systeme ebenbürtig und physikalisch klar dargestellt werden können.

Physische Belastung führt zu einer Erhöhung des Energieumsatzes, der mit einem erhöhtem Sauerstoffbedarf verbunden ist. Diesem erhöhten Bedarf muß das Blutkreislaufsystem durch schnelleren Sauerstofftransport gerecht werden. Unter den Kenngrößen des Blutkreislaufsystems ist das Herzminutenvolumen (Produkt aus Puls und Schlagvolumen) jene, die den aktuellen Energiebedarf am besten charakterisiert. Bei Belastung in liegender Körperposition bedingt größtenteils die Pulsbeschleunigung die Erhöhung des Herzminutenvolumens, Belastung in aufrechter Körperlage führt zu gleichzeitiger Erhöhung von Puls und Schlagvolumen und damit zur Erhöhung des Herzminutenvolumens (/NEIL76/).

Durch elektrische Stimulation gelingt es, den Gehörnerv so zu reizen, daß postlingual vollständig ertaubte Patienten gesprochene Sätze mit einer Sicherheit bis zu verstehen können. Von den verschiedenen entwickelten Prothesen sind die des Ehepaars Hochmair der TU Wien besonders hervozuheben.

Zur Standardisierung, Optimierung und Interpretation des maximalen Insulinstimulationstests wird ein Simulationsmodell vorgestellt. Das Modellist als lineares Differentialgleichungssystem mit sechs Kompartimenten formuliert.Dieses wird analytisch gelöst. Eine schrittweise Schätzung und Identifizierung der Systemparameter gewährleistet eine zufriedenstellende Anpassung des Modelles an die wenigen, verfügbaren Meßwerte. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt bei der Modell-Bildung und -Identifizierung. Anwendungen in der klinischen Diagnostik werden kurz diskutiert.

Analog-Hybride Simulation Der Nichtlinearen Pharmakokinetik Von Der Unvollständigen Apsorption — Orale Heilmittelanwendung ist wegen der unvollständigen Absorbierung oft problematisch, die haupt-gründe des erwähnten Phänomens sind: unvollständige Auflösung, begrenzte Anwesenheitszeit der Heilmittel am Absorption platz (wegen des Heilmitteltransports durch den Gastrointestinaltrakt), Unstabilität der Heil-mittel in Verdaungsflüssigkeiten, Metabolismus oder Degradation in Gastrointestinalwänden, Metabolismus im Leber, oder irgendeine Kombination von oben erwähnten Gründen. Bei der Pharmakokinetischen Studie, die bei dem Entwurf der richtigen Dosierungsform und entsprechenden Dosierungsregimen zu machen ist, muss das Phänomen der unvollständigen Absorbierung in das pharmakokinetische Modell eingeschlossen wereden, weswegen das entsprechende Modell nichtlinear wird. Wenn die erreichbare Genauigkeit der „in vivo“ Daten und das Ziel der modelierung berücksichtig werden, kann die unvollständige Absorbierung auf vier Weisen simuliert werden: Die erste Möglichkeit ist die Verringerung der Dose durch den vorgeschriebenen Prozent der Absorption, die zweite ist die Hinzufügung von einen zusätzlichen kumulativen gastrointestinalen Abteil, der bei Beseitigung des unabsorbierten Teil der Dose ermöglicht. Bei der dritten Möglichkeit wird die Absorptiongeschwindigkeitkonstante im richtigen Moment, der durch die kumulative Heilmittelmenge im Gastrointes tinaltrakt (wenn das vorgeschriebene Prozent der Absorption erreicht ist) geschätzt wird, zu null gedreht. Die letzte Alternative ist eine Kombination der zweiten und dritten Möglichkeit, wobei der „Fenstereffekt“ der heilmittelabsorption und die Ausscheidung des nichtabsorbierten Heilmittels in Feaces simuliert werden. Die Auswahl der richtigen Alternative für die konkrette pharmakokinetische Modelierung hängt von der Vorauskenntnis von dem Heilmittelvorgang im Mensschenkörper und natürlich von der letzten Annäherung der Modellausgang-grössen zum „in vivo“ Daten ab. Diese Arbeit behandelt die Simulation der unvolständigen Absorption des Ampicilins auf dem Analog-hybrid-rechener EAI 5 80, wobei die Ergebnisse der realisierten Studie verwendet werden. Die oben genannten Möglichkeiten der Simulation werden kurz diskutiert und die beste Alternative wird ausgesucht.

Die molekulare Wirkung und der Transport des Hormons Auxin sind von besonderem Interesse im Hinblick auf Untersuchungen über den Phototropismus und Geotropismus von Pflanzen. Hertel /HERT83a/ hat sich daher in den letzten Jahren intensiv mit dieser Fragestellung beschäftigt und kürzlich über wesentliche Fortschritte berichtet: Es wird ein molekulares Modell für den Carrier-Zyk1us beim Auxin-Efflux postuliert und im Hinblick auf die sich ergebenden Ver1 aufskurven mit Hilfe des digitalen Simulations-Systems MISS von Gottwald /G0TT83/ untersucht. Hierbei können einige auffällige Charakterisi; ika der Kinetik des Auxin-Transports wie beispielsweise Optimumkurven und das Auftreten negativer Anfangs-Reaktionen bei geotropischer Reizung qualitativ erklärt werden.

Biotechnologische Fermentationsprozesse nutzen die Fähigkeiten lebender Zellen für die Herstellung eines breiten Spektrums von Substanzen, deren chemische Synthese aufwendig ist oder aus ökonomischen Gründen nicht durchgeführt wird. Zu diesen Stoffen zählen Nahrungs- und Genußmittel (Bier, Wein, Essig), technische Chemikalien (Ethanol, Milchsäure, Citronensäure), Feinchemikalien (Aminosäuren, Nukleotide, Polysaccharide) und biologisch aktive Substanzen (Antibiotika, Alkaloide, Insektizide). Im Vergleich zu chemischen Herstellungsverfahren ist ein beträchtlicher Zeitbedarf für die Umsetzung Charakter istisch für Fermentationsprozesse, der sich aus den niedrigen spezifischen Produktbildungsraten erklären läßt und im Bereich von Tagen und Wochen liegt.

Es werden die beiden Simulationssprachen SLAM und SIMSCRIPT behandelt. Nach einer kurzen Zusammenfassung der beiden Sprachen wird jeweils ein kleines Simulationsmodell vorgestellt, in der Sprache implementiert und das Ergebnis eines Simulationslaufes dargestellt.

Die Computersysteme der fünften Generation werden Wissens- und Informationsverarbeitungssysteme sein, dei Probleme auf höchstem Niveau lösen können. Die Intelligenz dieser Systeme wird soweit entwickelt sein, daß sie sich der menschlichen Intelligenz nähert, und im Vergleich zu konventionellen Systemen wird das Mensch-Maschine-Interface mehr dem menschlichen System entsprechen.

GPSS-FORTRAN Version 3 ist ein Simulator, der sich zur Simulation diskreter, kontinuierlicher und kombinierter Modelle eignet. Besonders unterstützt wird die Behandlung von Warteschlangensystemen. Es war das Entwurfsziel von GPSS-FORTRAN Version 3, hohe Leistungsfähigkeit mit bequemer Bedienung zu verbinden. Die hohe Leistungsfähig-keit äußert sich im Angebot zahlreicher, sehr mächtiger Sprachelemente, die nahezu jeden Aspekt der diskreten, kontinuierlichen und kombinierten Modellerstellung unterstützen. Bequeme Bedienung und hohe Benutzerfreundlichkeit wurden durch einen klaren und überschaubaren Aufbau des Simulators erreicht.Eine ausführliche Beschreibung des Simulators findet man in /1/ und /2/.

This paper reviews progress with ACSL over the last two years with particular reference to improvements in the language and to European applications. During that time the use of Simulation Software in Western Europe is exceeding the utilization of any other Simulation media.

Jeder erfahrene Programmierer weiß, daß bei der Entwicklung von komplexen Programmen erhebliche Zeit für das Testen und die Behebung von Programmier fehlem aufzuwenden ist. Vom methodologischen Standpunkt gesehen, hat das Verfahren der schrittweisen Verfeinerung große Bedeutung gewonnen. Insbesondere bei der Entwicklung von Expertensystemen ist zu beachten, daß eine schrittweise Entwicklung des Regelsystems üblich und -zumindest aus heutiger Sichtunbedingt nötig ist. Aus diesen Gründen ist ein möglichst schneller Editier-/Test-/Debug-Zyklus wünschenswert. Insbesondere bei Simulationsproblemen bilden die Aufteilung des Bildschirms in einzelne Fenster, hochauflösende schnelle Graphik sowie maus-gesteuerte Menütechnik eine wertvolle Erleichterung des Entwicklungsprozesses.

In den letzten zehn Jahren hat eine rasche Entwicklung auf dem Gebiet der Simu-lationssoftware stattgefunden. Parallel zum Aufschwung von strukturierten allgemeinen Sprachen wie PASCAL und ADA sind flexiblere und besser strukturierte Simulationssprachen auf der Markt gekommen. In vielen dieser Sprachen kann der Benutzer interaktiv arbeiten. Er kann, ausgehend von graphischen Resultaten einer Simulation, direkt Parameterwerte ändern und neue Simulationsläufe ausführen lassen. Die ModellbeSchreibung kann jedoch normalerweise nicht interaktiv eingegeben oder geändert werden, sondern muss off-line, unter Verwendung eines Texteditors erstellt werden. Ferner müssen meistens andere Vorgänge, wie Kompilieren und Linken, ausgeführt werden, bevor man mit der Simulation beginnen kann. Für den Benutzer bedeutet dies, dass er nicht nur die verwendete Simulationssprache beherrschen muss, sondern dass er auch mit dem Betriebsystem (!wie erzeuge ich ein Datenfile?1) und der Rechnerkonfiguration (fwo finde ich die Plotbibliothek? wie heisst der Printer an der Satellitenstation?1) vertraut sein muss. Aber, da es den meisten Benützern von Simulationssoftware schliesslich egal ist, wie und auf welchem Rechner er zu seinen Resultaten kommt, könnte sehr viel Zeit gespart werden, wenn die Umgebung einfach und transparent wäre. In diesem Vortrag werden eine solche Umgebung, das Entwicklungssystem MIDGET, präsentiert und einige allgemeine Aspekte der Simulationssprachumgebung diskutiert.

Das Hybride Simulationssystem HYBSYS ist eine intern fuer Hybridrechner ausgelegte interaktive Simulationssprache, die als Teil des Multi Access Hybrid System (MACHYS) eine hardwareunabhaengige, benutzerorientierte Schnittstelle zu den Resourcen des Hybridrechners bildet. Dieses in Eigenentwicklung entstandene Softwaresystem wird staendig weiterentwickelt mit dem Ziel, ein hochwertiges Simulationswerkzeug fuer den Einsatz in Forschung und Lehre zu schaffen, das die analogen und digitalen Moegl i chkei ten eines Hybridrechners voll ausschoepft. Neben Mehrbenutzer- und Realtimefaehigkeit sind Benutzerfreundlichkeit und hohe Interaktivitaet bei der Modelldeklaration und Modelluntersuchung besondere Schwerpunkte. Die derzeitige Version HYBSYS V ist mehrbenutzerfaehig (bis zu 8 asynchrone oder 1 Real Time User) und bietet eine blockorientierte Modelldeklaration, eine interaktive, befehlsorientierte Experimentiersprache und auch die Moeglichkeit, benutzereigene digitale Unterprogramme als Overlays in das System zu integrieren. Die vorliegende Arbeit beschreibt das zugrundeliegende Konzept und die fuer die naechste Version HYBSYS VI geplante Implementation einer gl eichungsorientierten Modelldek1aration und die Erweiterung der Experimentiersprache um experimentelle Datenstrukturen, die an mathematische Beschreibungsweisen angelehnt sind.

Wie bei jeder Disziplin hängt die Anwendung der Simulation nicht zuletzt davon ab, in welchem Ausmaß ein (unerfahrener) Benutzer bei Projektdurchführungen unterstützt wird. Wie aus Abb. 1 ersichtlich, nimmt das MODELL als Schnittstelle zwischen Benutzer, Real-system und EDV ein zentale Stelle ein. Demgemäß beginnt die Unterstützung des Simultationsprozesses mit dem MODELL: beginnend mit prozeßorientierten Simulationssprachen wurde Simultationsprogrammgeneratoren (SPG), -spezifikationssprachen (SSL) und -support environtments (SSE) entwickelt. Während das Ziel eines SPG eine Implementierungserleichterung ist und er daher eine kürzere, typisierte Modellbeschreibung als Basis annimmt, diet eine SSL in erster Linie zur Beschreibung, Verifikation und Kommunikation von Modellen. Nance (/12/) stellt an eine SSL die Forderungen der (1) Unabhängigkeit von syntaktischer Struktur, (2) Anwendbarkeit für jeden Detailliertheitsgrad, (3) stufenweisen Verfeinerung, (4) Integrität in der Behandlung der Konzepte, (5) Verifikationsunterstützung und (6) einfachen Modifizierbarkeit. Unter einem SSE schließlich versteht man ein integriertes System für die Erstellung von Simulations-komplettlüsungen (uU bis hin zur Implementierung der Ergebnisse) (/7/, /1/).

Es wird ein Rechenprogramm MEDUSA (= MEhrkörper-Dynamik Und System-Analyse) zur Analyse und Auslegung insbesondere von spurgeführten Fahrzeugen vorgestellt. Dieses Programm ist voll interaktiv zu betreiben und beinhaltet die Dateneingabe zur Systemdefinition, die Generierung der Bewegungsgleichungen und Optionen zur Analyse der Statik und Dynamik der Systeme. Zur Zeit ist das Programm in einer Testversion auf den Rechnern/Betriebssystemen IBM/MVS, SIEMENS/MVS, BS 2000, VAX/VMS und CDC/NOS implementiert. Auf das Konzept von Seiten der Formulierung und der Programmrealisierung wird eingegangen sowie die verwendeten Rechenverfahren angegeben. Den Abschluß bilden Simulationsergebnisse zweier Anwendungsbeispiele aus der Rad/Schiene- und KFZ-Technik.

NETASIM is an interactive CSSL-system with on-line graphics and front-end for power electronics. The on-line graphics gives the user direct control in Simulation experiments (man-in-the-loop). The special front end for power electronics substantially simplifies Simulation tasks in power electronics, i. e. converter-fed drives. NETASIM is currently running on VAX.We report on the user interface and applications of the system and outline some trends which are upcoming with hardware. Further details are given in /1/.

In vielen Bereichen schreitet die Prozeßautomatisierung mit großen Schritten voran. So finden wir Automatisierungssysteme in der Energietechnik, in der chemischen Verfahrenstechnik, hei der Automatisierung von Raffinerien oder bei der Steuerung von Werkzeugmaschinen.

Simulationssprachen, die auf dem transaktionsorientierten Konzept von GPSS aufbauen, wurden in den letzten Jahren vielfach implementiert. Viele solcher Implementierungen setzen auf dem Niveau einer höheren Programmiersprache an, z.B. GPSS-FORTRAN und GPSS-Pascal. Einige dieser Sprachen bieten den Vorteil der Implementierbarkeit auf Mikrocomputern.

Ausgangspunkt der Entwicklung von MOSES (MOdel1bi1dungs- und SimulationsEntwicklungsSystem) war die Suche nach einem Metasystem für vorhandene SimulationsSoftware für qualitative Modelle (SPIN, McLEAN) und System-Dynamics-Model1e (SISSY, RETTI), das die Möglichkeit einer flexiblen Typdefinition, einer expliziten Strukturierung eines Modells und einer expliziten Definition modell bezogener Experimente sowie einer Unterstützung bei der Organisation durchzuführender Experimente (Simulationsläufe) bietet. Aufgrund dieser Zielsetzung liegt der Schwerpunkt in der Entwicklung einer möglichst flexiblen Wissensrepräsentation. Da bereits einige Systeme, die auf Methoden der Artificial Intelligence (AI) aufbauen, auf dem Anwendungsgebiet ereignisorientierter Simulation erfolgreich sind (z. B. Rule Oriented Simulation System, McARTHUR et. al; Knowledge Based Simulation, REDDY et. al.) und Wi ssensrepr’äsentat i on an sich ein Teilgebiet der AI darstellt, werden AI-Konzepte in MOSES eingesetzt und spezifisch für den Prozeß der Modellbildung und Simulation weiterentwickelt. Das dynamische Modellverhalten kann als ein formaler Schluß aus der Struktur eines Modells aufgefaßt werden. Der dynamische Inferenzprozeß über der Wissensbasis erfolgt mit dem Simu1ationssystem SISSY4. Damit erlaubt MOSES gegenwärtig die Simulation von Modellen, deren Dynamik durch Differenzen- und gewöhnliche Differentialgleichungen erster Ordnung bestimmt ist.

Bei herkömmlichen Simulationen (z. B. unter Verwendung von SIMSCRIPT oder DYNRMO) stellt sich das Problem, Koeffizienten von Differenzengleichungen durch die üblichen statistischen Verfahren der Informationsreduzierung (Regressionsanalyse, Faktoranalyse etc.) zu bestimmen. Hierbei nimmt man i. a. einen Informationsverlust in Kauf. Im MRPLIS-Konzept treten an die Stelle der (skalaren) Koeffizienten wahlweise ein- oder mehrdimensionale Matrizen (Tabellen). Ruf Informationsreduzierung kann verzichtet werden, weil Ergebnisse von beispielsweise mehrdimensionalen Kreuztabulierungen unmittelbar Verwendung finden. Dabei liegt es ganz im Ermessen des Modelldesigners, wieviele Dimensionen er jeweils für angebracht hält. Ein Vorläufer der hier vorzustellenden Simulationssprache MRPLI5 wurde im sog. „Münchener Simulationsmodell“ angewendet. Dieses dient dem Rutor dazu, die wesentlichen Eigenschaften der Sprache MRPLIS - Modelltyp- und Variab-lendeklarationsmöglichkeiten, rechnerische Verknüpfungen und Dialogfähigkeit — knapp zu umreissen.

Hauptergumente gegen die Verwendung von Simulationssprachen sind sowohl die Anschaffung neur Compiler als auch die Einarbeitung in eine neue Sprache, deren Konzepte und Besonderheiten. Gegen die Verwendung herkömlicher Programmiersprachen sprechen vor allem das Fehlen von Standardhilfsmitteln und die daraus resultierenden Probleme, bei denen die für die Simulation notwendigen Konzepte auf eine gegebene Basisprache „aufgepropft“ werden.

Die Zu- und Abführung von Gasen in den Brennraum eines Viertakt- Verbrennungsmotors erfolgt über Ventile im Zylinderkopf. Diese Ventile werden von Nocken auf der Nockenwelle, die mit halber Kurbelwellendrehzahl rotiert, gesteuert und betätigt. Zwischen Ventil und Nocken sind häufig aus konstruktiven Gründen Kraftübertragungselemente wie Stößel oder Kipphebel vorgesehen. Um einen automatischen Ventilspielausgleich zu ermöglichen, kann ein sog. hydraulischer Stößel vorgesehen werden, der von einer Servopumpe durch Öl in der Länge verstellbar ist. Eine solche Anordnung ist schematisch in Abb. 1 dargestellt.

Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, Simulationsverfahren für OTTO-Motoren zu realisieren, an denen Regelalgorithmen und Prozessoren unter labormäßigen Bedingungen entwickelt und erprobt werden können. Da die Möglichkeiten zum Messen und Stellen an Kolbenmotoren beschränkt sind, werden Einspritzmotoren untersucht, bei denen mit der Zündwinkel- und Gemisch-Steuerung zumindest 2 Stelleingriffe möglich sind. Wenn das Simulationsverfahren neben dem Motor als Regelstrecke auch den Prozessor umfaßt, treten hierbei keine Zeitprobleme auf. Für die Verwendung von Originalprozessoren ist aber in der Regel ein Motorsimulator erforderlich, der in Echtzeit arbeitet. Die der Simulation zugrunde liegenden mathematischen Modelle weisen neben Nichtlinearitäten auch transzendente Funktionen auf. Dies macht die Verwendung von Digitalrechnern erforderlich. Der Einsatz von höheren Programmiersprachen kann aber bei der Echtzeitsimulation zeitkritisch werden. Die kaum zu vereinbarenden Forderungen nach möglichst detailgetreuer Modellierung und Berücksichtigung einer Vielzahl von Parametern einerseits und der Echtzeitbetrieb andererseits erfordern die Entwicklung unterschiedlicher, sehr spezieller Simulatorkonzepte. Hierbei ist außerdem die Leistungsfähigkeit des verfügbaren Rechners zu berücksichtigen. Aus der Literatur bekannte Motormodelle werden den bestehenden Anforderungen nicht gerecht. Angesichts des beschränkten Raumes können hier nur einige Teilgebiete exemplarisch behandelt werden. Im wesentlichen konzentriert sich der Bericht auf die Untersuchung spezieller Simulationsfehler.

Ein ergonomischer Gestaltungsschwerpunkt bei modernen Fahrzeugführungssystemen ist die Auslegung der Schnittstelle zwischen Operateur und technischem System, d. h. die Gestaltung des Informationsflusses zwischen Mensch und Maschine. Sie erfordert die Kenntnis der technischen Prozesse, des Operateur-Arbeitsprozesses sowie der Wechselwirkungen zwischen beiden. Die technischen Prozesse sind als Grundlage der technischen Konstruktion beim Entwurf eines Systems immer bekannt. Der Arbeitsprozeß aber läßt sich häufig in den ersten Systementwurfsphasen nur schwer bestimmen, weil die Aufgaben des Operateurs zu diesem frühen Zeitpunkt oft noch nicht klar umrissen werden können.

Die Auslegung von mechanischen Systemen, z.B. von schienen- oder spurungebundenen Fahrzeugen, verlangt in der Regel umfangreiche Rechnungen, die die Konstruktionsabteilungen mitunter mehrere Wochen oder Monate beschäftigen. Diese rechnerischen Untersuchungen müssen größtenteils manuell durchgeführt werden, was zwangsläufig die Gefahr ungewollter Fehler in sich birgt. Größere Wagenbauanstalten verfügen zwar heute über einige aufgabenspezifische Teilprogramme, doch sind diese in aller Regel schwerfällig in der Handhabung und zudem für die konstruktiven Alltagsprobleme in keiner Weise ausreichend. Geholfen ist dem Ingenieur nur dann, wenn das Programmsystem nicht nur für die dynamische Analyse herangezogen werden kann, sondern auch für die Lösung der im Laufe der Konstruktion anfallenden statischen, geometrischen und kinematischen Aufgabenstellungen, bei völlig automatischer Modellbildung auch verwickelter Mechanismen, geeignet ist, wenn die Struktur und Systemparameter modellgetreu abgebildet werden, das Programmsystem anwenderfreundlich ist und keine schwierigen manuellen Vorarbeiten abverlangt und schließlich, wenn das Programm flexibel und ökonomisch aufgebaut ist. Sämtliche dieser Ziele standen beim Aufbau des hier vorgestellten Systems Pate.

Der Vorstoß der Bahnen in den Geschwindigkeitsbereich über 160 km/h machte ein Umdenken in den Mode11 Vorstellungen des Fahrzeuglaufes und dessen Untersuchungsgang erforderlich. Nachdem man ursprünglich den Radsatzlauf rein geometrisch erzwungen angesehen hatte, erkannte man später, daß daneben auch die auf den Radsatz wirkenden Kräfte dessen Laufverhalten bestimmen. Das Fahrzeug ist demnach als ein selbsterregtes Schwingungssystem anzusehen, daß sich auslegungsabhängig bis zu einer mehr oder weniger hohen Geschwindigkeit stabil verhält und nach überschreiten dieser Grenze in einen instabilen Lauf übergeht. Aber auch die aus dieser Anschauung resultierenden Ergebnisse sind nicht mit allen lauftechnischen Beobachtungen in Einklang zu bringen, weil sie auf linearisierten Modellen beruhen. Tatsächlich wind jedoch das Laufverhalten eines Schienenfahrzeugs von einer Reihe nichtlinearer Zusammenhänge geprägt, die sich aus der Geometrie von Schiene und Rad, den beim Lauf auftretenden Gleitbewegungen und der durch sie ausgelösten Reibkräfte ergeben. Will man von den Vorgängen zwischen Rad und Schiene zum Zwecke einer noch besseren Beherrschung des Wagenlaufs bei hoher Geschwindigkeit ein exaktes Bild gewinnen, kommt man nicht umhin, auch die Rechnung nichtlinear durchzuführen. Bisher hat man das Fahrverhalten von Schienenfahrzeugen — von Arbeiten an der RWTH Aachen abgesehen (1) sowie ersten Untersuchungen z. B. von Mölle (2) - ausschließlich linearisiert, meist unter der zusätzlichen Annahme eines ideal verlegten Gleises berechnet. Die nichtlineare Profilform wurde durch eine äquivalente Konizität ersetzt, was einem Kegelprofil gleichkommt, wodurch sich einige gravierende Vereinfachungen ergeben. Den Kraftschluß wiederum drückte man in aller Regel durch Kalkerkoeffizienten aus, in dessen Folge nicht nur das nichtlineare Kraftschlußgesetz linearisiert wurde, sondern zudem auch der Einfluß unterschiedlicher Reibwerte in Quer- und Längsrichtung, wie sie in der Realität zu beobachten sind, ausgeklammert blieben.

Es wird eine Simulationsanlage beschrieben, die aus einem hochdynamischen 3D-Graphiksystem mit Fernsehprojektionskreis, einem Dreiachsenbewegungssimulator für die rotatorischen Freiheitsgrade und mehreren gekoppelten Digitalrechnern besteht. Die Anlage gestattet die Simulation von automatischen Fahrzeugführungssystemen auf der Basis von Rechnersehen mit den wesentlichen Sensoren als Echtbauteilen im Kreis.

In dem. Bericht werden das Softwaremodell RSEL (Run Simulation of Electric Lokomotives) sowie ein Programm., das die Auslauf sab schnitte automatisch bestimmen kann, kurz behandelt.. Er erläutert auch die Versuche der Energieeinsparung, die durch die Anwendung des Auslaufsverfahrens der Zugfahrten erzielt werden können. Zweckmässig werden einige Ergebnisse von den Simulationsexperimente dargestellt.

Zugrunde liegt eine Zeitreihe (w_t) von Windrichtungen und -geschwindigkeiten, die seit dem 1. Januar 1971 in Perth stündlich aufgezeichnet werden (vergl. Fig. 3). Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es, typische Windkonfigurationen und saisonale Charakteristiken herauszuarbeiten.

‘Neuartige’ Waldschäden führen in Mitteleuropa zu einem Waldsterben bisher unbekannten Ausmaßes. Als primäre Ursache müssen Schadstoffe in der Luft gelten, wobei es bisher nicht gelungen ist, einen bestimmten Schadstoff als Verursacher zu isolieren. Weiter ist bisher umstritten, ob die Schädigung primär über die Wurzeln oder über die Blattorgane erfolgt (s. z. B. HATZFELDT 1983, RAT/UMWELTFRAGEN 1983, KATALYSE 1983). Die Ähnlichkeit der auf sehr unterschiedlichen Standorten beobachteten Symptome deutet jedoch auf eine fortschreitende, und schließlich tödliche Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des dynamischen Systems Baum. Sie äußert sich in langjährigen Zuwachsverlusten, vorzeitigem Laubabwurf, hohen Feinwurzelverlusten und schließlich raschem Zusammenbruch.

Bereits Anfang der 70er Jahre legten M. Mesarovic et al (1970) den sogenannten Mehrebenensystemansatz vor, eine Konzeption, die insbesondere von E. Jantsch (1974) für die Planungsmethodik bzw. allgemeine Erklärungsversuche aufgegriffen wurde. In dieser Konzeption wird davon ausgegangen, daß gerade im Umfeld sozio-ökonomischer Systeme - aber nicht nur dort - die Methodik sich auf einen heterogenen Gegenstandsbereich einlassen muß, und daß es hierbei nicht angebracht ist, nur physikalis- tische Erklärungs- und Darstellungsmuster zu berücksichtigen. Die Konzeption sieht vor, daß Systeme durch unterschiedliche Ebenen mit unterschiedlichen Charakteristika modelliert werden, Ebenen, die untereinander in Kommunikations- und Austauschbeziehungen stehen, die ansonsten aber als weitgehend autark angesehen werden können. Neben einer „physikalischen“ werden z. B. eine „Entscheidungsebene“ und eine „Normenebene“ berücksichtigt. Während auf der Ebene physikalischer Vorgänge Masse- und Energietransfers eine Rolle spielen sind die Vorgänge auf den anderen Ebenen symbolgesteuerte bzw. informationsverarbeitende.

Numerische Simulationsmodelle stellen im Umweltbereich — im Schnittpunkt zahlreicher Wissenschaftsdisziplinen wie Ökologie, Raum- und Regionalplanung, und den Ingenieurwissenschaften mit dem politischen und sozio-ökonomischem Bereich — ein attraktives Forschungsund Planungsinstrument noch kaum auch nur andeutungsweise ausgeschöpfter Möglichkeiten dar. Der praktischen Anwendbarkeit dieses Instrumentariums stehen dabei zwei wesentlichen Gruppen von Problemen gegenüber, die einerseits Formulierung, Angemessenheit und Glaubwürdigkeit, und andererseits Interpretation und Kommunikation formaler Modelle betreffen.

Am Internationalen Institut für Angewandte Systemanalyse wird das Projekt „Regionale wasserwirtschaftliche Strategien“ bearbeitet. Im Mittelpunkt des Interesses stehen Gebiete, die durch komplexe Wechselbeziehungen zwischen der sozio-ökonomischen Entwicklung und der Entwicklung der Umwelt — insbesondere der Grund- und Oberflächenwasserres- sourcen — gekennzeichnet sind.

Die Hybridsysteme stellen einen der Rechentechnikmittel für die Modellierung und Simulation der kontinuierlichen dynamischen Systeme dar. Ihre Anwendung ist nicht so vielseitig, wie es bei den Digitalrechnern der Fall ist. Es existiert aber eine Reihe von Problemen, deren Losung am effektivsten mittels eines Hybridsystems zu finden ist. Zu solchen Aufgaben gehört auch die Modellierung der Systeme mit den verteilten Parametern, die durch die Partialdifferentialglei chungen des parabolischen, hyperbolischen oder eliptischen Typs beschrieben sind. Hierher gehören z, B, die Probleme der Wasserverunreinigung, der Luftverschmutzung, ebensogut wie auch die Simulation der Herztätigkeit, die Modellierung des Wärmereaktors, die Wasserzirkulation in den Flüssen, Seen und Meeren, alle Arten der Wärmelei tung, die Modellierung der aktiven RC - Schaltkreise, die MOS-Struk- turen der Transistoren usw. In unserem Beitrag wollen wir auf die An wendung des Hybridsystems bei der Modellierung des Temperaturregimes der Bodenprofile hinweisen.

Das EVOLON- Modell besckreibt im Zeitbereich einen s-förmigen stetigen monotonen übergang zwischen zvei Stufen eines Wachstumsvorganges. Der Beitrag behandelt zunächst mathematishe Modelle für das EVOLON- Modell und diskutiert die Eigenschaften der. einzelnen mathematischen Modelle. Anschließend werden die Vor- und Nackteile der einnen Modelle für Computersimulation betrachtet. Absckließend werden Beispiele angegeben.

Es wird über Simulationsstudien berichtet, bei denen versucht wurde für das System „Roboter-Getriebe-Antrieb“ lineare Ersatzmodeile zu entwickeln, die zumindest für einige Robotertypen für den Zweck des Reglerentwurfs hinreichend genau sind. Hiebei erweist sich ein modularer Programmaufbau — wie er in besonders einfacherWeise auf einem Hybridrechner realisiert werden kann — als besonders zweckmäßig, da hiedurch z.B. ein Vergleich verschiedener Ansätze für die Reibung oder unterschiedlicher Antriebsarten in einfacher und problemangepaßter Weise möglich wird.

Es wird über Simulationsergebnisse betreffnd diz Lageregelung eines Industhieroboters berichtet. An dem simulierten Modell eines Industrie- roboters mit einer Dreh- und zwzi Schubbewegungen (DSS) wild die Effizienz einiger angewandter konventioneller Regelalgorithmen untersucht. Simulation results concerning the position control of an industrial robot are presented. An industrial robot with three degrees of freedom is simulated on a hybrid computer and various control algorithms are tested.

SIMSTAR is a new simulation multiprocessor from ELECTRONIC ASSOCIATES, INC. The applicability of SIMSTAR’s unique features within a variety of engineering disciplines is considered. The common aspect of interest throughout the mentioned disciplines is the need for high speed and cost-effective dynamic system simulations to be used as a primary engineering analysis, design or test tool.

Bei Messungen in Windkanälen müssen die strömungsmechanischen Ähnlichkeitsgesetze erfüllt sein. Es muß u. a. die Reynolds-Zahl am Modell mit der Reynolds-Zahl am realen Fahrzeug übereinstimmen. Die Reynolds-Zahl ist das Verhältnis der Trägheitskräfte zu den Zähigkeitskräften: Re = p. w. l/µ. Für Luft und Stickstoff gilt für konstante Geschwindigkeit w näherungsweise Re ~ p. l/T3/2. Ist die Modellabmessung l_M klein gegenüber der Fahrzeugabmessung l_F, so kann z.B. die Reynolds-Zahl im Kanal durch Absenkung der Temperatur T vergrößert werden.

Bekannterweise unterscheidet sich das regelungstechnische Modell einer stromrichtergespeisten Gleichstrommaschine für den Fall, daß man nur die Mittelwerte der auftretenden Größen berücksichtigt, bei lückendem Strom in zwei Punkten von dem Modell bei nichtlückendem Strom. Bei lückendem Betrieb wird die Ankerinduktivität vernachlässigt, und die Verstärkung der Regelstrecke, die bei nichtlückendem Betrieb etwa konstant ist, ändert sich beim Übergang in den lückenden Betrieb sehr stark.

Interferometer mit Josephson-Kontakten bestehen aus zwei oder mehreren Josephson-Kon- takten, die über Induktivitäten miteinander verbunden sind. Da die digitale Simulation z. B. des Spannungszustands unter Berücksichtigung von Rauschen sehr lange Rechenzeiten benötigt, wurden analoge Simulatoren entwickelt /1, 2/. Kürzlich wurde ein Interferometer mit zwei Josephson-Kontakten auf einem Hybridrechner simuliert /3/, wobei die Systemgleichungen nur durch analoge Komponenten dargestellt wurden. Dagegen wird in dieser Arbeit ein Teil der Systemgleichungen durch den Digitalrechner des Hybridrechners gelöst.

Die Arbeit beschreibt die Grundlagen für die Anwendung von Modellgesetzen im Elektromaschinenbau und wendet diese bei einer Simulationsmaschine für supraleitend erregte Synchronmaschinen an. Vorteile und Grenzen dieser Modellmaschine werden besprochen. Einige ausgewählte Ergebnisse der Experimente mit dieser Maschine werden vorgestellt.

Es wird die interaktive blockorientierte Simulationssprache ISRSIM für zeitkontinuierliche Systeme vorgestellt. Neben den üblichen Standardrechenblöcken enthält ISRSIM Rechenblöcke mit frei programmierbaren Rechengleichungen sowie Rechenblöcke zur Simulation von Haft- und Gleitreibung in mechanischen Systemen. Als Anwendung wird die ISRSIM- Simulation der Positionsregelung eines 30m-Radioteleskops betrachtet.

Es wird ein auf dem Kanalmodellansatz beruhendes dynamisches Bogenmodell vorgestellt und zur Simulation eines Ausschaltvorganges in einem Wechselstromkreis unter Berücksichtigung des Schaltlichtbogens angewendet. In einer Modellstudie wird der Einfluß unterschiedlicher Kühlbedingungen für den Schaltlichtbogen auf die Zeitverläufe der Ströme und Spannungen untersucht.

Die hier beschriebene Simulation ist Teil eines Fachlabors für Maschi nenbaustudenten der Studienrichtung Konstruktionstechnik im 6. Fachsemester.

Für die aus Kostengründen geforderten engeren Produkttoleranzen und höheren Maschinengeschwindigkeiten reichen die herkömmlichen Regel verfahren an Papiermaschinen nicht mehr aus. Um moderne Regelungstheorie anwenden zu können, soll zunächst die Streckenbeschreibung verbessert und auf physikalisch-technoligisehe Gesetzmäßigkeiten abgestützt werden. Da die flächenbezogene Masse des Papieres auch andere wichtige Qualitätsgrößen (wie z.B. Feuchte, Dicke, Festigkeit) mitbestimmt, wurden die Untersuchungen auf die Masseverteilung beschränkt.

Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Optimierung in kontinuierlichen Simulationssprachen, indem zunächst Optimierung in Compiler- und interpKeter- orientierten Simulationssprachen gegenübergestellt wird. Als weiterer Aspekt werden Rechenzeit und State-event- Handling betrachtet, die zum Vergleich von digitaler und hybrider Simulation führen. Vie angeführten Aspekte werden an drei technischen Simulationen untersucht: zeitoptimale Steuerung einer Verladebrücke, Optimierung einer Zug fahrt bezüglich Fahrstrategie und Trassenführung, Optimierung in einem hydroenergetischen System.

Maschinelle Anlagen stellen schwingungsfähige Systeme dar. Sie bestehen zumeist aus mechanischem und elektrischem Teilsystem und sind als Gesamtsystem zu betrachten. Die Beanspruchungen, denen eine maschinelle Anlage unterliegt, sind abhängig von der von außen einwirkenden Belastung und dem dynamischen Antwortverhalten der Anlage. Aussagen über die zu erwartenden Beanspruchungen der Anlagenteile lassen sich durch die Simulation des Verhaltens der Gesamtanlage gewinnen. Zur digitalen Simulation sind besonders variable Programme geeignet, mit denen das Verhalten unterschiedlichster Anlagentypen ermittelt werden kann.

Der Reglerentwurf für örtlich verteilte elastomechanische Systeme oder schwingungsfähige Systeme sehr hoher Ordnung wird oft anhand reduzierter Modelle durchgeführt, welche nur die wichtigsten Zustandsgrößen berücksichtigen /1,2/. Ein so berechneter Regler soll trotzdem das ungedämpfte Gesamtsystem hoher Ordnung in gewünschter Weise stabilisieren. Die im redu-zierten Modell nicht berücksichtigten Eigenbewegungen können jedoch im geschlossenen Regelkreis Instabilität verursachen, wenn im Meßsignal Anteile dieser Eigenbewegungen enthalten sind und das Stellsignal diese anregt. In der angelsächsischen Literatur wird dieser Effekt als Spillover bezeichnet /3,4/. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, wie bei einer Ausgangsrückführung durch die Wahl der Meß- und Eingriffsorte und bei einer Zustandsrückführung durch die Wahl der Beobachterdynamik der Spillover-Effekt vermieden werden kann. Die Entwurfsmethoden werden am Beispiel des beidseitig gelagerten elastischen Balkens erläutert. Dabei dient die Simulation als wichtiges Hilfsmittel zur Beurteilung der Regelkreisdynamik und zur Demonstration des Spillover-Effektes.