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Sanz Prat, Víctorino

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0000-0002-8628-4176
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Sanz Prat
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Víctorino
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    An approach to agent-based modeling with Modelica
    (Elsevier, 2018-04) Bergero, Federico; Sanz Prat, Víctorino; Urquía Moraleda, Alfonso
    Modelica is a free, general-purpose object-oriented equation-based modeling language. It is mainly designed to describe systems using the physical modeling approach. Our proposal to describe Agent-Based Models (ABMs) in Modelica is discussed in this manuscript. The contribution of the presented work is twofold: firstly, to analyze the conceptual requirements to describe ABMs in Modelica; and secondly, to develop a prototype implementation following the previous analysis. Agents are described using a message passing communication mechanism previously proposed by the authors. Additional extensions to this mechanism are proposed in order to describe agent interactions. The environment, where the agents live, is described as a two-dimensional cellular automaton. A new Modelica library, named ABMLib, developed to support this functionality, is presented. A prototype implementation of the message passing mechanism and ABMLib models has been performed to demonstrate the functionality of the library as a proof-of-concept for this proposal. The library is freely available at www.euclides.dia.uned.es/vsanz.
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    Publicación
    Hybrid system modeling using the Parallel DEVS formalism and the Modelica language
    (Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática. Departamento de Informática y Automática, 2010-05-31) Sanz Prat, Víctorino; Urquía Moraleda, Alfonso; Dormido Bencomo, Sebastián
    El principal objetivo de la presente tesis doctoral es facilitar la descripción, mediante el formalismo DEVS Paralelo y el paradigma del modelado orientado al proceso, y empleando el lenguaje Modelica, de modelos de eventos discretos y de la parte de eventos discretos de modelos DAE-híbridos. El objetivo, por tanto, no sólo es facilitar que pueda emplearse Modelica para describir modelos DEVS Paralelo y orientados al proceso. Además, deben desarrollarse los modelos en Modelica que hagan de interfaz entre los modelos desarrollados mediante estos dos formalismos y otros modelos en Modelica desarrollados empleando otros formalismos de modelado, tanto de eventos discretos como de tiempo continuo. Para alcanzar este objetivo general se han realizado las aportaciones originales siguientes: 1.Identificación y análisis de los requisitos necesarios para describir modelos en Modelica mediante el formalismo DEVS Paralelo y el paradigma de la orientación al proceso. 2.Propuesta, desarrollo y evaluación de mecanismos de paso de mensajes para Modelica. Este mecanismo es el empleado para la comunicación entre modelos DEVS Paralelo y también entre los bloques que describen el flujo de las entidades en los modelos orientados al proceso. 3.Diseño y desarrollo en lenguaje Modelica de una librería, denominada DEVSLib, que permite la descripción de modelos siguiendo el formalismo DEVS Paralelo. 4.Propuesta de una descripción mediante DEVS Paralelo de los bloques constitutivos básicos empleados para describir el flujo de entidades en los procesos logísticos modelados mediante orientación al proceso. Para ello, se toma como referencia la herramienta comercial SIMAN. 5.Diseño y programación en Modelica de dos nuevas librerías, llamadas SIMANLib y ARENALib, que facilitan la descripción orientada al proceso de modelos. Estas librerías reproducen parte de las capacidades de las herramientas comerciales SIMAN y Arena. Los bloques para flujo de entidades de la librería SIMANLib han sido desarrollados, en base a la descripción DEVS Paralelo propuesta, empleando componentes de la librería DEVSLib y desarrollando funcionalidades adicionales, tales como mecanismos para la descripción de las entidades y para la manipulación de las estructuras de datos de tamaño variable. Los bloques de flujo de entidades de ARENALib han sido compuestos empleando los componentes de la librería SIMANLib. Esta estrategia jerárquica en el desarrollo de las librerías facilita su programación, documentación, mantenimiento y depurado. 6.Otra aportación de la presente tesis es dotar al lenguaje Modelica de algunas capacidades para el modelado estocástico. Con este fin, se ha desarrollado una nueva librería en Modelica, llamada RandomLib, para la generación de números seudo-aleatorios, y muestras aleatorias de un conjunto de distribuciones discretas y continuas. 7.Desarrollo e inclusión en las librerías DEVSLib, SIMANLib y ARENALib de modelos de interfaz que permiten la conexión con modelos realizados por otros desarrolladores, permitiendo el uso combinado de diferentes formalismos. 8.Se ha demostrado la utilidad de las librerías desarrolladas para el modelado de sistemas de control híbridos. 9.Finalmente, se ha desarrollado un conjunto de casos de estudio, cuya finalidad es ilustrar las capacidades de las librerías desarrolladas para la descripción de modelos de eventos discretos e híbridos, aplicando los formalismos DEVS Paralelo y orientación al proceso, y combinando estos formalismos con otros, como es el modelado físico. Los casos de estudio muestran ejemplos en el ámbito del control de procesos, del análisis de sistemas logísticos, dinámica de poblaciones, y sistemas electrónicos y optoelectrónicos.
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    Extending Modelica Support for Parallel DEVS and Cellular Automata Modeling and Simulation
    (Nova Science Publishers, 2017-09) Sanz Prat, Víctorino; Urquía Moraleda, Alfonso
    Modelica is a general-purpose modeling language designed to describe mathematical models of physical systems using the object-oriented modeling approach. Since Modelica includes language constructs to manage discrete events, multiple discrete event modeling formalisms are supported, in the form of libraries of models. The authors have designed and developed the DEVSLib and CellularAutomataLib2 Modelica libraries to facilitate the description of Parallel DEVS (P-DEVS) and Cellular Automata (CA) models. P-DEVS can serve as underlying mathematical formalism to describe the discrete-event part of a hybrid model. The DEVSLib library has been used to develop the SIMANLib and ARENALib libraries that reproduce some functionality of the SIMAN language and the Arena simulation environment. On the other hand, the integration of CA models in Modelica is an interesting and promising topic. CA can be applied to the description of models that depend on the spatial coordinates and their simulation algorithm is conceptually simple. CellularAutomataLib2 facilitates the combination of CA models with the object-oriented modeling approach supported by Modelica. The design and functionality of these libraries and their integration with other Modelica models is discussed in this manuscript. Examples of a random delay P-DEVS model, a bank teller, a pendulum clock, an opto-electrical system, a tank level control system, a soaking-pit furnace and a SIR epidemic spread model are included to illustrate their functionality and use. These libraries are freely distributed at http://www.euclides.dia.uned.es.
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    Publicación
    Simulation practice with Modelica
    (Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Editorial, 2018-10-01) Urquía Moraleda, Alfonso; Martín Villalba, Carla; Rubio González, Miguel Ángel; Sanz Prat, Víctorino
    This activity book is aimed to provide an introduction to the simulation practice in Engineering using Modelica. To this end, we propose a series of thirteen independent hands-on assignments of increasing complexity. Each assignment contains the description of a system and a mathematical model of the system's behavior. The proposed task often consists in describing this mathematical model in the Modelica language and simulate it. In some assignments, the system's behavior is described as an atomic model, without internal structure. Some other assignments ask to design and implement a model library, and to compose the system model by instantiating and connecting components from this model library. Before start working with this activity book, it is advisable to read its companion theory book: a free e-book entitled "Modeling and simulation in Engineering using Modelica", written by Alfonso Urquía and Carla Martín, and published by Editorial UNED in 2018