離散仿真全套復(fù)習(xí)資料

系統(tǒng)：按照某些規(guī)律結(jié)合起來，互相作用，互相依存的實(shí)體的集合或總和，（組成一個(gè)復(fù)雜整體的一組互相作用，互相聯(lián)系或互相依存的元素）它具有兩個(gè)基本特性，整體性和相關(guān)性。對(duì)于任何系統(tǒng)的研究都需要考慮三個(gè)方面：實(shí)體、屬性和活動(dòng)。實(shí)體：組成系統(tǒng)的元素，對(duì)象，屬性：實(shí)體的特征，活動(dòng)：系統(tǒng)由一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)變化的過程。系統(tǒng)仿真：針對(duì)真實(shí)系統(tǒng)建立模型，然后在模型上進(jìn)行試驗(yàn)，用模型替代真實(shí)系統(tǒng)，從而研究系統(tǒng)性能的方法。系統(tǒng)、模型及仿真三者之間的關(guān)系：系統(tǒng)是研究對(duì)象，模型是系統(tǒng)抽象，仿真則是通過對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)以達(dá)到研究系統(tǒng)的目的人們總結(jié)出描述系統(tǒng)的三要素：實(shí)體，屬性，活動(dòng)，實(shí)體確定了系統(tǒng)的構(gòu)成，也就確定了系統(tǒng)的邊界，屬性也稱為描述變量，描述每一實(shí)體的特征，其中系統(tǒng)狀態(tài)屬性對(duì)研究對(duì)象在任意時(shí)刻的描述來說是必需的，活動(dòng)定義了系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)體之間的相互作用，從而確定了系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生變化的過程。模型被定義為用于目的的系統(tǒng)的表示，是對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的描述，模仿或抽象，即將真實(shí)系統(tǒng)的本質(zhì)用適當(dāng)?shù)谋憩F(xiàn)形式加以描述、試驗(yàn)的基本方法可分為兩大類一是在正被系統(tǒng)上進(jìn)行，一是先構(gòu)造，通過對(duì)模型的試驗(yàn)來代替或部分代替對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。（模型是系統(tǒng)的簡化）計(jì)算機(jī)仿真三要素：系統(tǒng)，模型，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是研究對(duì)象，模型是系統(tǒng)抽象，仿真則是通過對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)以達(dá)到研究系統(tǒng)的目的模型結(jié)構(gòu)具有以下性質(zhì)：相似性，簡單性，多面性。仿真：是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的過程或系統(tǒng)隨時(shí)間運(yùn)行的模仿，產(chǎn)生并觀測系統(tǒng)的人選歷史記錄，以便推斷出實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行特性。仿真是以相似性原理、控制論、信息技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的有關(guān)知識(shí)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種專用物理設(shè)備為工具，借助系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究的一門綜合性技術(shù)相似性原理是仿真主要的理論依據(jù)。所謂相似，是指各類事務(wù)或?qū)ο箝g存在的某些共性系統(tǒng)可以被劃分為離散或連續(xù)兩類：連續(xù)系統(tǒng)是指狀態(tài)變量隨時(shí)間連續(xù)改變的系統(tǒng)，離散系統(tǒng)是指其狀態(tài)變量只在某個(gè)離散時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生變化的系統(tǒng)離散事件系統(tǒng)：實(shí)體包括永久實(shí)體和臨時(shí)實(shí)體離散事件系統(tǒng)仿真：是對(duì)由于隨機(jī)事件的雞翅使得系統(tǒng)的狀態(tài)只在一些離散的時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生變化的系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，并在計(jì)算機(jī)上對(duì)模型進(jìn)行試驗(yàn)的仿真技術(shù)。離散事件系統(tǒng)仿真里面有（實(shí)體，事件，活動(dòng)，進(jìn)程，）離散事件系統(tǒng)仿真的核心問題是建立描述系統(tǒng)行為為的仿真模型。。目前比較成熟的有四種仿真建模方法：事件調(diào)度法，活動(dòng)掃描法，進(jìn)程交互法，三階段法。仿真技術(shù)的主要用途：優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)故障再現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)故障原因，驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性，對(duì)系統(tǒng)或其拜拜系統(tǒng)進(jìn)行性能評(píng)價(jià)和分析，訓(xùn)練系統(tǒng)操作員，為管理和技術(shù)決策提供支持。仿真鐘用于模擬實(shí)際系統(tǒng)的時(shí)間屬性，從仿真分析的觀點(diǎn)為來看，離散事件系統(tǒng)仿真可分為兩大類：終止型仿真，穩(wěn)態(tài)型仿真。離散事件系統(tǒng)仿真的步驟：調(diào)研系統(tǒng)、建立系統(tǒng)模型、確定仿真算法、建立仿真模型、運(yùn)行仿真模型、仿真結(jié)果分析、仿真結(jié)果輸出、修改系統(tǒng)參數(shù)、系統(tǒng)方案比較、確定系統(tǒng)方案和仿真結(jié)束單服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng)建模與仿真：步驟是定義統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器、事件調(diào)度法。系統(tǒng)建模概述：常用方法實(shí)體流圖法、活動(dòng)周期法和petri網(wǎng)法。實(shí)體流圖法EFC采用與計(jì)算機(jī)程序流程圖相類似的圖示符號(hào)和原理，建立表示臨時(shí)實(shí)體產(chǎn)生、在系統(tǒng)中流動(dòng)、接受永久實(shí)體服務(wù)以及消失等過程的流程圖；四種符號(hào)：圓端矩形框、矩形框、菱形框和箭頭線；活動(dòng)周期圖ACD建模方法將實(shí)體的狀態(tài)分為靜寂狀態(tài)和激活兩種類型，并用相應(yīng)的符號(hào)表示。隨機(jī)數(shù)：是指一個(gè)數(shù)列，其中的每一個(gè)體稱為隨機(jī)數(shù)，其值與數(shù)列中的其他數(shù)無關(guān)。隨機(jī)變量的實(shí)現(xiàn)：手工方法（擲骰子、抽簽、發(fā)紙牌等）、隨機(jī)數(shù)表。線性同余法：是一種產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)的方法；當(dāng)C=0時(shí)，為乘同余法；模數(shù)m的選擇、乘數(shù)因子a的選擇。組合發(fā)生器：將兩個(gè)獨(dú)立的線性同余發(fā)生器組合起來，即用一個(gè)發(fā)生器控制另一個(gè)發(fā)生器產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。隨機(jī)數(shù)的檢驗(yàn)：隨機(jī)數(shù)發(fā)生器是偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，在使用之前必須進(jìn)行檢驗(yàn)。均勻性檢驗(yàn)卡方檢驗(yàn)；獨(dú)立性檢驗(yàn)（計(jì)算相鄰一定間隔的隨機(jī)數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)，然后判斷其相關(guān)程度）。隨機(jī)變量的產(chǎn)生：四類常用方法是反變換法、組合法、卷積法和舍選法。隨機(jī)變量的生成：離散隨機(jī)變量的生成包括均勻分布、泊松分布；連續(xù)隨機(jī)變量的生成包括均勻分布、指數(shù)分布；獲得正確輸入數(shù)據(jù)的步驟：收集原始數(shù)據(jù)并進(jìn)行適應(yīng)的預(yù)處理，分布類型的假設(shè)，參數(shù)估計(jì)，擬合優(yōu)度的檢驗(yàn)(卡方檢驗(yàn)和K-S檢驗(yàn))。收集數(shù)據(jù)的注意事項(xiàng)：確定所收集的數(shù)據(jù)是否足以滿足仿真中的輸入分布，對(duì)仿真無用的數(shù)據(jù)就無需收集、盡量把性質(zhì)相同額數(shù)據(jù)放在一起、確定兩個(gè)隨機(jī)變量之間是否存在相關(guān)、考察一個(gè)似乎是獨(dú)立的觀察序列存在自相關(guān)的可能性。收集數(shù)據(jù)的方法：通過實(shí)際觀測獲得系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)、由系統(tǒng)管理人員提供、從公開發(fā)表的研究資料中收集類似系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)模型。分布的識(shí)別：分布類型的假設(shè)包括連續(xù)分布類型的假設(shè)：點(diǎn)統(tǒng)計(jì)法、直方圖法和概率圖法；點(diǎn)統(tǒng)計(jì)法是基于連續(xù)分布的變異系數(shù)特征來進(jìn)行分布類型的假設(shè)。直方圖法是將觀測數(shù)據(jù)的取值范圍分成K個(gè)斷開的相鄰區(qū)間，每個(gè)區(qū)間寬度相等。離散分布類型的檢驗(yàn)：點(diǎn)統(tǒng)計(jì)法、線圖法（對(duì)n個(gè)觀測數(shù)據(jù)按遞增順序排列，共m個(gè)取值，比例為hi，向相應(yīng)的自變量做垂線所得到的圖形稱為線圖。）實(shí)驗(yàn)分布：隨機(jī)變量的經(jīng)驗(yàn)分布，總體、個(gè)體。參數(shù)的估計(jì)：位置參數(shù)（確定分布函數(shù)的取值范圍的橫坐標(biāo)，當(dāng)r改變時(shí)，相應(yīng)的分布函數(shù)僅僅向左或向右移動(dòng)而不發(fā)生其他變化，如均勻分布）、比例參數(shù)（決定分布函數(shù)在其取值范圍內(nèi)的比例尺，B的改變只壓縮或擴(kuò)張分布函數(shù)，而不會(huì)改變其基本形狀，如指數(shù)分布。）、形狀參數(shù)（確定分布函數(shù)的形狀，從而改變分布函數(shù)的性質(zhì)，如韋伯分布）。最大似然估計(jì)。擬合優(yōu)度檢驗(yàn)：隨機(jī)分布的假設(shè)檢驗(yàn)包括卡方檢驗(yàn)（每個(gè)分區(qū)觀測樣本數(shù)與期望樣本數(shù)比較）、K-S檢驗(yàn)（經(jīng)驗(yàn)分布于假定的理論分布比較）。輸出分析的輸出狀態(tài)：包括暫態(tài)（終態(tài)）和穩(wěn)態(tài)（非終態(tài)）；終態(tài)仿真是指在某個(gè)持續(xù)時(shí)間TE之內(nèi)系統(tǒng)的仿真，它常常用于研究系統(tǒng)的固有特性，研究系統(tǒng)在初始條件作用下的響應(yīng)；非終態(tài)系統(tǒng)是指系統(tǒng)在仿真達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。性能測度及其估計(jì)：點(diǎn)估計(jì)（為了得到這個(gè)值）和區(qū)間估計(jì)（是為了得到這個(gè)值得精度范圍）。為了使仿真的結(jié)果有意義：應(yīng)該選擇運(yùn)行長度或運(yùn)行次數(shù)才能使得仿真結(jié)果接近被仿真系統(tǒng)的實(shí)際性能。終止型：運(yùn)行長度是事先確定的。仿真運(yùn)行時(shí)間有限，系統(tǒng)的初始狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)的性能有影響。終止型仿真要做的工作是確定運(yùn)行次數(shù)。包括固定樣本長度法（選用不同的隨機(jī)數(shù)序列，采用相同的參數(shù)、初始條件已經(jīng)用相同的次數(shù)n對(duì)系統(tǒng)重復(fù)進(jìn)行仿真運(yùn)行）和終止型序貫程序法（置信區(qū)間的半長稱為絕對(duì)精度，半長與點(diǎn)估計(jì)的絕對(duì)值之比稱為相對(duì)精度）。穩(wěn)態(tài)型：只運(yùn)行一次，但運(yùn)行的長度足夠長，仿真的目的在于估計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，需要確定的是仿真運(yùn)行的長度。批均值法：設(shè)仿真運(yùn)行長度為m，分為n批，每批長度為l。模型是系統(tǒng)的代表，同時(shí)也是系統(tǒng)的簡化實(shí)體流圖法：采用與計(jì)算機(jī)程序流程圖相類似的圖示符號(hào)和原理，建立表示臨時(shí)實(shí)體產(chǎn)生、在系統(tǒng)中流動(dòng)、接受永久實(shí)體“服務(wù)”以及消失等過程的流程圖?？梢员硎臼录顟B(tài)變化以及實(shí)體間相互作用的邏輯關(guān)系。實(shí)體流圖法的四種符號(hào)：圓端矩形框（用于表示開始和結(jié)束）、矩形框（表示事件和活動(dòng)）、菱形框（表示邏輯關(guān)系或條件判斷）、箭頭線。繪制活動(dòng)周期圖時(shí)遵循：交替原則，閉合原則活動(dòng)周期圖（ACD）建模方法將實(shí)體的狀態(tài)分為靜寂狀態(tài)（Dead）和激活（Active）靜態(tài)用圓圈表示，激活用方形盒子表示。連續(xù)分布類型的假設(shè)：點(diǎn)統(tǒng)計(jì)法，直方圖法，概率圖法。將兩個(gè)獨(dú)立的線性同余發(fā)生器組合起來,即用一個(gè)發(fā)生器控制另一個(gè)發(fā)生器產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù),因而稱為組合發(fā)生器隨機(jī)數(shù)發(fā)生器是偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器,在使用之前必須進(jìn)行檢驗(yàn)四類最常用的產(chǎn)生隨機(jī)變量的方法：反變換法,組合法,卷積法及舍選法輸入數(shù)據(jù)是仿真的基礎(chǔ)。輸入數(shù)據(jù)的正確與否直接影響仿真輸出結(jié)果的正確性和合理性建立輸入數(shù)據(jù)模型的方法：（1）在仿真運(yùn)行中直接使用收集到的實(shí)際系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)。（2）把收集到的數(shù)據(jù)定義為經(jīng)驗(yàn)分布。（3）把收集到的數(shù)據(jù)擬合為某種特定的理論分布隨機(jī)的輸入激勵(lì)一個(gè)隨機(jī)的系統(tǒng)，得到的輸出是……?輸出的表達(dá)形式如何？需要經(jīng)過多少次的仿真才能說明輸出結(jié)果？確定的輸入激勵(lì)一個(gè)確定的系統(tǒng)，得到的輸出就是一個(gè)確定的輸出。通過一次確定的仿真便可得出解。輸出分析兩個(gè)狀態(tài):暫態(tài)（終態(tài)），穩(wěn)態(tài)（非終態(tài)）：終態(tài)系統(tǒng)常被用來研究系統(tǒng)的固有特性，研究系統(tǒng)在初始條件作用下的響應(yīng)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)仿真常被用來研究系統(tǒng)對(duì)外界條件變化的響應(yīng)能力仿真輸出分析目的：用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)技術(shù)對(duì)仿真中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)未知參數(shù)的估計(jì)。一個(gè)仿真模型的單次運(yùn)行的目的在于估計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)或長期特征。例3.1理發(fā)店服務(wù)系統(tǒng)有一個(gè)小理發(fā)店只有一個(gè)理發(fā)員。顧客來到理發(fā)店后，如果有其他顧客正在理發(fā)就坐在一旁等候。理發(fā)員按先來先理的原則為每一個(gè)顧客服務(wù)，而且只要有顧客就不停歇。建模的目的是在假定顧客到達(dá)時(shí)間間隔和理發(fā)花費(fèi)的時(shí)間服從一定的概率分布時(shí)，考察理發(fā)員的忙閑情況。例3.2售票窗口服務(wù)系統(tǒng)劇院雇傭一名售票員同時(shí)負(fù)責(zé)劇票的窗口銷售和對(duì)電話詢問者的咨詢服務(wù)。購票者按先到先購票的原則在窗口排隊(duì)購票，詢問者打來的電話由電話系統(tǒng)存儲(chǔ)后按先來先服務(wù)的原則一一轉(zhuǎn)接到售票員予以答復(fù)，電話服務(wù)比窗口服務(wù)有更高的優(yōu)先級(jí)。售票員正在售票時(shí)若有電話打入，則售票員必須完成本次售票活動(dòng)后再接電話。系統(tǒng)建模的目的是研究售票員的忙閑率。例3.4機(jī)床加工系統(tǒng)考慮一個(gè)簡單的加工車間。車間內(nèi)有若干臺(tái)數(shù)控機(jī)床，由一名工人負(fù)責(zé)看管。工人的任務(wù)是：（a）如果機(jī)床的刀具完好，則為機(jī)床安裝工件，然后按下運(yùn)行按鈕。（b）如果機(jī)床的刀具破損或需要更新，則先要重裝刀具，然后完成任務(wù)（a）。只有當(dāng)機(jī)床完成一次自動(dòng)加工工序并停止運(yùn)行后，工人才能執(zhí)行上述兩項(xiàng)任務(wù)。假定每臺(tái)機(jī)床均可加工各種工件，并且不會(huì)發(fā)生工件和刀具短缺的現(xiàn)象。建模的目的是為了研究工人的忙閑率。例售票窗口服務(wù)系統(tǒng)劇院雇傭一名售票員同時(shí)負(fù)責(zé)劇票的窗口銷售和對(duì)電話詢問者的咨詢服務(wù)。購票者按先到先購票的原則在窗口排隊(duì)購票，詢問者打來的電話由電話系統(tǒng)存儲(chǔ)后按先來先服務(wù)的原則一一轉(zhuǎn)接到售票員予以答復(fù)，電話服務(wù)比窗口服務(wù)有更高的優(yōu)先級(jí)。售票員正在售票時(shí)若有電話打入，則售票員必須完成本次售票活動(dòng)后再接電話。系統(tǒng)建模的目的是研究售票員的忙閑率。仿真輸出分析目的：用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)技術(shù)對(duì)仿真中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)未知參數(shù)的估計(jì)。例某M/M/1排隊(duì)系統(tǒng)模擬10次,每次模擬25個(gè)顧客,其顧客平均等待時(shí)間的結(jié)果如