建模仿真復(fù)習(xí)題(1)(共11頁)

1、1. 仿真的概念、類別(libi)及特點(diǎn)？概念(ginin)：就是建立計(jì)算機(jī)仿真模型模擬現(xiàn)實(shí)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)(xtng)，在仿真模型上執(zhí)行各種實(shí)驗(yàn)，以評估和改善系統(tǒng)性能。類別與特點(diǎn)：（計(jì)算機(jī)仿真、系統(tǒng)仿真）1）連續(xù)系統(tǒng)仿真所模擬的系統(tǒng)的狀態(tài)變量隨時(shí)間連續(xù)變化。如溫控系統(tǒng)真中的溫度是連續(xù)變化的，也稱連續(xù)仿真。2）離散事件系統(tǒng)仿真所模擬的系統(tǒng)的狀態(tài)變量隨一個(gè)個(gè)事件的發(fā)生而在特定的時(shí)間點(diǎn)離散變化，系統(tǒng)的狀態(tài)變化是由（往往是隨機(jī)發(fā)生的）事件驅(qū)動(dòng)的。如排隊(duì)系統(tǒng)中隊(duì)列長度是隨顧客到達(dá)、顧客離開等事件離散變化的，也稱離散事件仿真。3）混合仿真所模擬的系統(tǒng)既有連續(xù)的部分，也有離散的部分。事件系統(tǒng)仿真混合系統(tǒng)仿真簡述

2、仿真項(xiàng)目的研究步驟？定義仿真研究的目的收集數(shù)據(jù)、建立概念模型建立計(jì)算機(jī)仿真模型模型校核（Verification）與驗(yàn)證（Validation）5. 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行和結(jié)果分析 模型的概念、類別及特點(diǎn)？概念：是系統(tǒng)各元素交互關(guān)系的簡化表示，這些關(guān)系包括因果關(guān)系、程關(guān)系以及空間關(guān)系等。類別和特點(diǎn)：3.1物理模型是實(shí)際系統(tǒng)的物理復(fù)制品或按比例縮放實(shí)物模型，也稱實(shí)體模型。3.2邏輯模型指以圖符或數(shù)學(xué)方程式等表達(dá)的反映現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)要素間邏輯關(guān)系的模型。邏輯模型可以進(jìn)一步分類為3.2.1符號模型3.2.2解析模型3.2.3仿真模型。符號模型是用一些圖型符號諸如矩形、箭頭等，來描述一系的活動(dòng)或要素間的相互關(guān)系的模型。

3、常見的符號模型有程圖，設(shè)施布置圖等。優(yōu)點(diǎn)：容易制作，易于理解。缺點(diǎn)：無法利用它們對系統(tǒng)性能進(jìn)行量化分析；另外，符號模型也無法把握系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為。解析模型（又稱分析性模型）是一種利用數(shù)學(xué)方程式（含不等式）表達(dá)系統(tǒng)要素間關(guān)系的模型。它可以是簡單的方程式，也可以是復(fù)雜的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型（由一個(gè)目標(biāo)(mbio)函數(shù)和一組約束方程組成）。優(yōu)點(diǎn)：形式規(guī)范，通常(tngchng)能夠求得確定的最優(yōu)解缺點(diǎn)：通常只能(zh nn)解決靜態(tài)的、規(guī)范性的、確定性的或簡單機(jī)率性的問題，難以解決復(fù)雜動(dòng)態(tài)隨機(jī)系統(tǒng)問題。仿真模型指利用計(jì)算機(jī)建立的模擬真實(shí)系統(tǒng)運(yùn)行的模型。仿真模型可以模擬和研究復(fù)雜動(dòng)態(tài)隨機(jī)系統(tǒng)。通過仿真模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

4、通常比用實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)成本低得多?，F(xiàn)代可視化仿真軟件的分類、特點(diǎn)和發(fā)展趨勢？（？）通用語言：VB，C，C+，F(xiàn)ortran等通用仿真語言：GPSS， SIMSCRIPT，SLAM，SIMAN等電子表格及其插件：Excel, Risk（Excel插件）， Crystal Ball （Excel插件）等可視化仿真軟件包：ExtendSim，Arena，Promodel，Witness，Anylogic，F(xiàn)lexsim，Automod，eM-Plant等 仿真的未來發(fā)展：虛擬現(xiàn)實(shí)接口改進(jìn)更好的動(dòng)畫多主體仿真層級模塊的概念及作用？概念：層級功能可以將一些基本的建模結(jié)構(gòu)(例如一群連接的模塊) 封裝為一

5、個(gè)單個(gè)的、高級的結(jié)構(gòu)，即層級模塊。作用：層級將復(fù)雜的系統(tǒng)分解為不同的部分建模，降低模型的復(fù)雜性。方程的概念及extendsim軟件中的模塊種類及特點(diǎn)？方程概念：方程就是一系列用來對一個(gè)或者多個(gè)輸入變量進(jìn)行計(jì)算，輸入一個(gè)或者多個(gè)輸入變量的命令。模塊種類特點(diǎn)：仿真時(shí)鐘(shzhng)的概念及特點(diǎn)？概念：仿真(fn zhn)過程中的當(dāng)前時(shí)間值記在一個(gè)特殊變量中，稱為仿真時(shí)鐘特點(diǎn)(tdin)：1）仿真時(shí)鐘不過就是一個(gè)記錄當(dāng)前時(shí)間的變量。2）與實(shí)際時(shí)間不同，仿真時(shí)鐘并不是連續(xù)推進(jìn)、均勻取值的，而是從當(dāng)前事件的發(fā)生時(shí)間跳躍到下一個(gè)事件的發(fā)生時(shí)間。因?yàn)橄嗬^兩個(gè)事件之間系統(tǒng)狀態(tài)沒有發(fā)生變化，所有也就沒有必要讓

6、仿真時(shí)鐘遍歷這兩個(gè)事件間的時(shí)間。3）仿真時(shí)鐘和未來事件表之間是密不可分的。在仿真初始化和處理完每個(gè)事件之后，會從未來事件表中移出頂端記錄（即下一個(gè)要發(fā)生的事件），然后將仿真時(shí)鐘推進(jìn)到該事件的發(fā)生時(shí)間（該時(shí)間值是事件表記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)之一）所移出的記錄中的信息（包括實(shí)體標(biāo)識、事件發(fā)生時(shí)間、以及事件類型）則用于處理該事件。如何對事件加以處理取決于該事件的類型和系統(tǒng)當(dāng)時(shí)所處的狀態(tài)，但一般說來可以包括更新有關(guān)變量和統(tǒng)計(jì)累加器、改變實(shí)體屬性、將所生成的新事件插入未來事件表離散事件系統(tǒng)的基本組成元素有哪些?實(shí)體及其屬性、資源、隊(duì)列、活動(dòng)、控制、全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲、系統(tǒng)變量、事件、仿真時(shí)鐘離散事件系統(tǒng)仿真概念(gin

7、in)、特點(diǎn)及舉例？（？）排隊(duì)系統(tǒng)(xtng)的概念、特征及舉例？概念：是由顧客和為顧客提供服務(wù)的服務(wù)臺組成(z chn)的系統(tǒng)，顧客先進(jìn)入等待隊(duì)列排隊(duì)，然后接受服務(wù)臺提供的服務(wù)。特征：擬到達(dá)總體系統(tǒng)容量顧客到達(dá)過程服務(wù)時(shí)間與服務(wù)機(jī)制排隊(duì)行為和排隊(duì)規(guī)則排隊(duì)(pi du)系統(tǒng)的排隊(duì)行為有哪幾種？拒絕(jju)進(jìn)入中途(zhngt)換隊(duì)換隊(duì)時(shí)間加權(quán)平均數(shù)與簡單(jindn)平均數(shù)計(jì)算方法有何不同？ HYPERLINK /s?q=%E7%AE%97%E6%9C%AF%E5%B9%B3%E5%9D%87%E6%95%B0&ie=utf-8&src=wenda_link t /q/_blank 簡單(j

8、indn)平均數(shù)就是(jish)簡單的把所有時(shí)間加起來然后除以個(gè)數(shù). HYPERLINK /s?q=%E5%8A%A0%E6%9D%83%E5%B9%B3%E5%9D%87%E6%95%B0&ie=utf-8&src=wenda_link t /q/_blank 時(shí)間加權(quán)平均數(shù)是指將每個(gè)時(shí)間值乘以權(quán)重后所得的數(shù)求和，再除以個(gè)數(shù)。13. 實(shí)體的概念及特點(diǎn)？（？）1）概念：是被加工、處理或服務(wù)的對象，它們在系統(tǒng)中移動(dòng)、改變形態(tài)、影響其它實(shí)體及系統(tǒng)狀態(tài)，并影響著系統(tǒng)性能。2）特點(diǎn)：隨機(jī)數(shù)及隨機(jī)數(shù)種子的概念？答：在仿真軟件中，隨機(jī)數(shù)是利用遞推公式產(chǎn)生的，因此是偽隨機(jī)數(shù)。該遞推公式的初始值稱為隨機(jī)數(shù)種子

9、，然后依次遞推計(jì)算，可以得到一個(gè)隨機(jī)數(shù)序列。仿真輸入數(shù)據(jù)分析的概念及作用？概念：就是采集輸入隨機(jī)變量的樣本值，并進(jìn)行分布擬合，確定其概率分布的過程。作用：仿真輸入數(shù)據(jù)分析過程中如果多個(gè)分布都能通過某一擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，那么如何確定哪一個(gè)分布擬合最好？1）這時(shí)一般對每種檢驗(yàn)計(jì)算一個(gè)P值（P-Value，在0-1之間），對同一檢驗(yàn)，P值越大的分布函數(shù)擬合越好，因此選擇P值最大的分布函數(shù)作為最終的結(jié)果2）但這不是絕對的，有時(shí)，不同檢驗(yàn)的P值并不一致，這時(shí)就要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和其它因素判斷哪個(gè)更好，同時(shí)，P值一般應(yīng)該大于0.1，否則就要考慮經(jīng)驗(yàn)分布了。建模與仿真輸入數(shù)據(jù)的分布擬合過程包括哪些步驟?1）收集原始數(shù)據(jù)

10、2）數(shù)據(jù)檢驗(yàn)獨(dú)立性檢驗(yàn)同質(zhì)性檢驗(yàn)平穩(wěn)性檢驗(yàn)3）辨識分布類型4）參數(shù)估計(jì)5）擬合(n h)優(yōu)度檢驗(yàn)自相關(guān)(xinggun)圖的概念及作用？概念：自相關(guān)圖是反映(fnyng)數(shù)據(jù)間相關(guān)系數(shù)（在-1和1間取值）的圖；作用：若所有相關(guān)系數(shù)都接近于0，則數(shù)據(jù)獨(dú)立（隨機(jī)）；若某些相關(guān)系數(shù)接近1或者-1，則數(shù)據(jù)存在自相關(guān)，不獨(dú)立。仿真結(jié)構(gòu)建模的概念和特點(diǎn)？（？）概念：是指利用仿真軟件包提供的建模構(gòu)建建立結(jié)構(gòu)模型。特點(diǎn)：模型校核與驗(yàn)證的概念及常用方法？1）校核（verification）就是考查模型是否按照預(yù)先設(shè)想的情況運(yùn)行，是否按照設(shè)計(jì)的概念模型運(yùn)行，通俗地講就是找出模型中的各種語法及邏輯錯(cuò)誤，類似于調(diào)試。

11、2）常用的校核方法有：每建立模型的一個(gè)部分，就立刻檢驗(yàn)該部分的運(yùn)行是否正常，以減少以后模型變得過大時(shí)檢驗(yàn)的復(fù)雜性。用常量替換隨機(jī)性的模型數(shù)據(jù)，消除模型中的不確定因素，然后運(yùn)行模型考查其運(yùn)行和輸出是否符合你的預(yù)期。輸出詳細(xì)的報(bào)告或追蹤記錄，檢查是否符合你的預(yù)期。每次只讓一種類型的實(shí)體進(jìn)入系統(tǒng)，然后跟蹤它，以確定模型的邏輯和數(shù)據(jù)是否正確。將資源數(shù)目減少為1 或0，看會發(fā)生什么。生成極少的實(shí)體或極多的實(shí)體，測試極端條件下模型運(yùn)行和輸出是否正常。生成動(dòng)畫，并觀察動(dòng)畫運(yùn)行是否正常3）模型驗(yàn)證（validation）考查模型的行為是否與真實(shí)系統(tǒng)運(yùn)行一致。4）驗(yàn)證模型的一般方法收集實(shí)際系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入模型，然

12、后將模型運(yùn)行的結(jié)果和實(shí)際系統(tǒng)的結(jié)果進(jìn)行對比，看看是否相符如果有動(dòng)畫，用戶也會通過動(dòng)畫進(jìn)行部分驗(yàn)證工作。仿真的相對誤差的概念及計(jì)算？相對誤差，即置信區(qū)間半寬與樣本均值的比例。離散事件系統(tǒng)仿真輸出分析的類型、特點(diǎn)以及每種類型的事先必須明確的仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)置？1）終止(zhngzh)型仿真特點(diǎn)(tdin)：仿真實(shí)驗(yàn)(shyn)設(shè)置：確定初始狀態(tài)確定仿真運(yùn)行的終止事件確定仿真重復(fù)運(yùn)行次數(shù)非終止型仿真特點(diǎn)：仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)置：確定預(yù)熱期確定仿真運(yùn)行時(shí)間長度確定仿真重復(fù)運(yùn)行次數(shù)23. 如何估計(jì)輸出變量的均值及置信區(qū)間？通過多次獨(dú)立的仿真實(shí)驗(yàn)，獲得一組輸出變量的樣本值，然后利用樣本值來計(jì)算輸出變量的均值和該均值的置信

13、如何確定非終止型仿真預(yù)熱期？1）直接觀察法直接觀察性能指標(biāo)隨時(shí)間變化的曲線，如觀察平均隊(duì)長隨時(shí)間變化的曲線，當(dāng)曲線進(jìn)入到相對穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，預(yù)熱期就結(jié)束了，此時(shí)就可估計(jì)預(yù)熱期長度。這里要注意的是我們感興趣的性能指標(biāo)可能有多個(gè)，因此應(yīng)該對每個(gè)感興趣的性能指標(biāo)各運(yùn)行幾次（如3-5次）仿真，取最長的預(yù)熱期作為最終的預(yù)熱期。有時(shí)有經(jīng)驗(yàn)的用戶還能夠根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷系統(tǒng)需要多長時(shí)間才能進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，將直接觀察法和用戶經(jīng)驗(yàn)判斷相結(jié)合就更加準(zhǔn)確了。直接觀察法雖然不太準(zhǔn)確，但簡單實(shí)用。2）跨輪次平均法首先選擇一個(gè)績效指標(biāo)，如平均隊(duì)長然后將運(yùn)行時(shí)間分成等長的m個(gè)時(shí)間段（如1小時(shí)一段）運(yùn)行n次仿真（5-10次），計(jì)算各次

14、運(yùn)行各時(shí)段的平均隊(duì)長將多次仿真相同時(shí)段的平均隊(duì)長再進(jìn)行平均，得到一個(gè)平均后的平均隊(duì)長的時(shí)間序列以時(shí)段號為橫坐標(biāo)，畫出該時(shí)間序列的曲線曲線走平的時(shí)候就是預(yù)熱期結(jié)束了25. 如何確定終止型仿真和非終止型仿真的運(yùn)行時(shí)間長度？一個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則是要穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間長度需足夠讓每一種事件（包括最少見的事件）至少發(fā)生許多次（最好幾百次）另一個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則是讓穩(wěn)態(tài)時(shí)間至少10倍于預(yù)熱期時(shí)間或者穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)量至少10倍于預(yù)熱期的數(shù)據(jù)量，總之，只要時(shí)間允許(ynx)，應(yīng)該使得運(yùn)行時(shí)間盡可能長一些。26. 什么(shn me)是仿真輸出分析？是對仿真產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以測量一個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能或比較兩個(gè)或多個(gè)(du )備選

15、系統(tǒng)方案的性能。在輸出分析時(shí)，如何確定終止型仿真和非終止型仿真的重復(fù)運(yùn)行次數(shù)？近似計(jì)算法近似計(jì)算法就是利用公式近似計(jì)算所需的運(yùn)行次數(shù)。其操作過程是：先初始運(yùn)行n0次（如10次）仿真，利用這n0次得到的輸出計(jì)算初始樣本方差s，然后利用下面的公式計(jì)算應(yīng)該運(yùn)行的總次數(shù)n：置信區(qū)間的半寬的概念及計(jì)算？終止型仿真的概念及終止點(diǎn)的可能(knng)情況？系統(tǒng)(xtng)運(yùn)行有一個(gè)自然的終止點(diǎn)，自然確定了仿真時(shí)間長度。終止(zhngzh)點(diǎn)可能是：1）模型達(dá)到結(jié)束條件。如銀行服務(wù)系統(tǒng)到達(dá)一天的結(jié)束時(shí)間結(jié)束，或者到達(dá)結(jié)束時(shí)間關(guān)門然后服務(wù)完最后一個(gè)顧客結(jié)束。2）調(diào)查期間完成。如超市的高峰期結(jié)束。3）指定任務(wù)。如生產(chǎn)計(jì)劃完成，修理了指定數(shù)目的機(jī)器等。終止型仿真和非終止型仿真的區(qū)別是什么？1）終止型仿真系統(tǒng)運(yùn)行有一個(gè)自然的終止點(diǎn)，自然確定了仿真時(shí)間長度。2）非終止型仿真系統(tǒng)沒有一個(gè)自然的終止點(diǎn)確定仿真時(shí)間長度。31. 仿真優(yōu)化的概念、步驟及extendsim軟件中的仿真優(yōu)化模塊的功能？概念：是指尋找最佳