文档介绍：计算机仿真技术
济南大学控制科学与工程学院
授课教师:李实
cse_******@ujn.
1教1007室
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第四章离散事件仿真基础
前面两章所讨论的系统,其状态变量是连续变化的,这类系统的仿真成为连续系统仿真.
离散事件系统受事件驱动,系统的迁移发生在一系列离散事件点上,系统状态是跳跃式变化的,在时间和空间上都是离散的,与连续系统在性质上完全不同. 比如:生产调度管理、库存系统、计算机通讯网络等.
离散事件系统往往是随机的,具有复杂的变化关系,难于用常规的微分方程、差分方程等方程模型来描述,一般只能用流程图或网络图来描述,如果应用理论分析方法难于得到解析解,甚至无法解决,仿真技术为解决这列问题提供了有效的手段.
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第四章离散事件仿真基础
离散事件系统与模型
离散事件仿真
排队系统的仿真
Petri网络仿真
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离散事件系统与模型
离散事件系统大量地存在与我们周围,比如:
超级市场管理系统:顾客可以做出影响系统的“事件”
银行服务系统:顾客
公交管理系统:上下车的旅客
车间加工调度系统:等待加工的零件
“事件”是在离散时刻随机发生的,利用仿真技术进行研究分析,可以了解它们的动态运行规律,从而帮助人们做出决定,比如是否需要增加新的市场和银行,合理的调度车辆和安排工序.
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连续系统与离散事件系统仿真的区别
在连续系统数字仿真中,时间通常被分割成均等或非均等的时间间隔,并以一个基本的时间间隔计时.
而离散事件仿真通常是面对事件的,时间指针不是固定增值推进,而是由事件的推动而随机递进.
连续系统仿真中,系统的动力学模型是由表征系统变量之间的关系的方程来描述的,仿真的结果表现为系统变量随时间变化的历程
离散时间仿真中,系统变量是反映系统各部分相互作用的一些时间,而系统模型则是反映这些事件的集合,仿真结果是表现为这些事件的事件历程.
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离散事件研究背景
离散事件的研究可以追溯到对排队现象和排队网络的分析,. Erlang在1918年提出,在管理通信和各类服务系统中有着广泛的应用.
离散系统大量地存在与客观现实中,如交通管理系统、库存管理系统、加工系统、能源规划、电话通信网络、人口管理等,而排队论、网络分析、数学规划和调度排序等方法是解决这类问题的主要数学方法.
离散事件的仿真技术研究,在国内是近二十多年才开始的,受到计算机技术、信息处理技术、控制技术、人工智能技术等新技术的影响而发展.
对于离散事件构成的离散事件系统或连续-离散混合系统的研究,逐渐成为仿真技术应用的一个重要分支领域.
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离散事件系统的基本要素
离散事件系统的一些基本要素包括:实体、活动、事件等.
以超市购物系统为例:
[] 华联超市济南大学分店,共有10个服务台供顾客结帐,营业时间为9:00 – 21:00,顾客选购完商品到服务台结帐的时间是随机的,而且各自独立,每位顾客接受服务的时间长短也是随机的. 可以用于描述该系统的状态,可以是:
服务台的状态:忙,闲
顾客排队等待的队长:0,1,2,…
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服务员
超市系统
顾客进入系统
顾客排队
接受服务的顾客
顾客离开
临时实体:只存在一段时间,由系统外部到达和进入系统. 如超市系统里的顾客,该临时实体随机到达系统,经过服务员的服务,然后离开系统. 那些已经在超市选购但并未到服务台结帐排队的不能称为该系统的实体.
类似的还有:公交系统里的上下车顾客,生产加工系统里等待加工的零件,计算机系统中等待处理的信息,电话交换系统中的电话呼叫…
永久实体:永久性的驻留在系统中的实体. 比如超市系统中的服务员,以及售票员、加工设备、计算机设备、电话交换机…
系统状态的变化是由实体的状态变化产生的.
1. 实体(Entity)
临时实体
永久实体
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顾客到达事件
顾客开始接受服务事件
顾客服务完毕离去
顾客离开
超市系统
顾客进入系统
顾客排队
服务员
接受服务的顾客
临时实体
永久实体
2. 事件(Event)
引起系统状态变化的行为称为事件. “顾客到达事件”引起了系统状态变化:服务员由“闲”变为“忙”,或排队的队长加1. 事件是在某一时间点的瞬时行为,从某种意义上来说,系统是由事件驱动的. 事件不仅用来协调两个实体之间的同步活动,还用于各个实体之间传递信息.
一个系统中往往有许多类事件,事件发生与某一实体相联系,并可能引起其它事件的发生. 仿真模型中必须建立事件表,记录每次发生的事件或将要发生事件的类型、时间、相关实体属性等.
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超市系统
顾客进入系统
顾客排队
服务员
接受服务的顾客
顾客离开
3. 活动(Activity)
离散事件中的