離散仿真全套復習資料

系統：按照某些規(guī)律結合起來，互相作用，互相依存的實體的集合或總和，（組成一個復雜整體的一組互相作用，互相聯系或互相依存的元素）它具有兩個基本特性，整體性和相關性。對于任何系統的研究都需要考慮三個方面：實體、屬性和活動。實體：組成系統的元素，對象，屬性：實體的特征，活動：系統由一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)變化的過程。系統仿真：針對真實系統建立模型，然后在模型上進行試驗，用模型替代真實系統，從而研究系統性能的方法。系統、模型及仿真三者之間的關系：系統是研究對象，模型是系統抽象，仿真則是通過對模型的實驗以達到研究系統的目的人們總結出描述系統的三要素：實體，屬性，活動，實體確定了系統的構成，也就確定了系統的邊界，屬性也稱為描述變量，描述每一實體的特征，其中系統狀態(tài)屬性對研究對象在任意時刻的描述來說是必需的，活動定義了系統內部實體之間的相互作用，從而確定了系統內部發(fā)生變化的過程。模型被定義為用于目的的系統的表示，是對真實系統的描述，模仿或抽象，即將真實系統的本質用適當的表現形式加以描述、試驗的基本方法可分為兩大類一是在正被系統上進行，一是先構造，通過對模型的試驗來代替或部分代替對真實系統的實驗。（模型是系統的簡化）計算機仿真三要素：系統，模型，計算機系統是研究對象，模型是系統抽象，仿真則是通過對模型的實驗以達到研究系統的目的模型結構具有以下性質：相似性，簡單性，多面性。仿真：是對現實世界的過程或系統隨時間運行的模仿，產生并觀測系統的人選歷史記錄，以便推斷出實際系統的運行特性。仿真是以相似性原理、控制論、信息技術及相關領域的有關知識為基礎，以計算機和各種專用物理設備為工具，借助系統模型對真實系統進行試驗研究的一門綜合性技術相似性原理是仿真主要的理論依據。所謂相似，是指各類事務或對象間存在的某些共性系統可以被劃分為離散或連續(xù)兩類：連續(xù)系統是指狀態(tài)變量隨時間連續(xù)改變的系統，離散系統是指其狀態(tài)變量只在某個離散時間點上發(fā)生變化的系統離散事件系統：實體包括永久實體和臨時實體離散事件系統仿真：是對由于隨機事件的雞翅使得系統的狀態(tài)只在一些離散的時間點上發(fā)生變化的系統建立數學模型，并在計算機上對模型進行試驗的仿真技術。離散事件系統仿真里面有（實體，事件，活動，進程，）離散事件系統仿真的核心問題是建立描述系統行為為的仿真模型。。目前比較成熟的有四種仿真建模方法：事件調度法，活動掃描法，進程交互法，三階段法。仿真技術的主要用途：優(yōu)化系統設計，系統故障再現，發(fā)現故障原因，驗證系統設計的正確性，對系統或其拜拜系統進行性能評價和分析，訓練系統操作員，為管理和技術決策提供支持。仿真鐘用于模擬實際系統的時間屬性，從仿真分析的觀點為來看，離散事件系統仿真可分為兩大類：終止型仿真，穩(wěn)態(tài)型仿真。離散事件系統仿真的步驟：調研系統、建立系統模型、確定仿真算法、建立仿真模型、運行仿真模型、仿真結果分析、仿真結果輸出、修改系統參數、系統方案比較、確定系統方案和仿真結束單服務臺排隊系統建模與仿真：步驟是定義統計計數器、事件調度法。系統建模概述：常用方法實體流圖法、活動周期法和petri網法。實體流圖法EFC采用與計算機程序流程圖相類似的圖示符號和原理，建立表示臨時實體產生、在系統中流動、接受永久實體服務以及消失等過程的流程圖；四種符號：圓端矩形框、矩形框、菱形框和箭頭線；活動周期圖ACD建模方法將實體的狀態(tài)分為靜寂狀態(tài)和激活兩種類型，并用相應的符號表示。隨機數：是指一個數列，其中的每一個體稱為隨機數，其值與數列中的其他數無關。隨機變量的實現：手工方法（擲骰子、抽簽、發(fā)紙牌等）、隨機數表。線性同余法：是一種產生偽隨機數的方法；當C=0時，為乘同余法；模數m的選擇、乘數因子a的選擇。組合發(fā)生器：將兩個獨立的線性同余發(fā)生器組合起來，即用一個發(fā)生器控制另一個發(fā)生器產生隨機數。隨機數的檢驗：隨機數發(fā)生器是偽隨機數發(fā)生器，在使用之前必須進行檢驗。均勻性檢驗卡方檢驗；獨立性檢驗（計算相鄰一定間隔的隨機數之間的相關系數，然后判斷其相關程度）。隨機變量的產生：四類常用方法是反變換法、組合法、卷積法和舍選法。隨機變量的生成：離散隨機變量的生成包括均勻分布、泊松分布；連續(xù)隨機變量的生成包括均勻分布、指數分布；獲得正確輸入數據的步驟：收集原始數據并進行適應的預處理，分布類型的假設，參數估計，擬合優(yōu)度的檢驗(卡方檢驗和K-S檢驗)。收集數據的注意事項：確定所收集的數據是否足以滿足仿真中的輸入分布，對仿真無用的數據就無需收集、盡量把性質相同額數據放在一起、確定兩個隨機變量之間是否存在相關、考察一個似乎是獨立的觀察序列存在自相關的可能性。收集數據的方法：通過實際觀測獲得系統的輸入數據、由系統管理人員提供、從公開發(fā)表的研究資料中收集類似系統的輸入數據模型。分布的識別：分布類型的假設包括連續(xù)分布類型的假設：點統計法、直方圖法和概率圖法；點統計法是基于連續(xù)分布的變異系數特征來進行分布類型的假設。直方圖法是將觀測數據的取值范圍分成K個斷開的相鄰區(qū)間，每個區(qū)間寬度相等。離散分布類型的檢驗：點統計法、線圖法（對n個觀測數據按遞增順序排列，共m個取值，比例為hi，向相應的自變量做垂線所得到的圖形稱為線圖。）實驗分布：隨機變量的經驗分布，總體、個體。參數的估計：位置參數（確定分布函數的取值范圍的橫坐標，當r改變時，相應的分布函數僅僅向左或向右移動而不發(fā)生其他變化，如均勻分布）、比例參數（決定分布函數在其取值范圍內的比例尺，B的改變只壓縮或擴張分布函數，而不會改變其基本形狀，如指數分布。）、形狀參數（確定分布函數的形狀，從而改變分布函數的性質，如韋伯分布）。最大似然估計。擬合優(yōu)度檢驗：隨機分布的假設檢驗包括卡方檢驗（每個分區(qū)觀測樣本數與期望樣本數比較）、K-S檢驗（經驗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)仿真是指在某個持續(xù)時間TE之內系統的仿真，它常常用于研究系統的固有特性，研究系統在初始條件作用下的響應；非終態(tài)系統是指系統在仿真達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)。性能測度及其估計：點估計（為了得到這個值）和區(qū)間估計（是為了得到這個值得精度范圍）。為了使仿真的結果有意義：應該選擇運行長度或運行次數才能使得仿真結果接近被仿真系統的實際性能。終止型：運行長度是事先確定的。仿真運行時間有限，系統的初始狀態(tài)對系統的性能有影響。終止型仿真要做的工作是確定運行次數。包括固定樣本長度法（選用不同的隨機數序列，采用相同的參數、初始條件已經用相同的次數n對系統重復進行仿真運行）和終止型序貫程序法（置信區(qū)間的半長稱為絕對精度，半長與點估計的絕對值之比稱為相對精度）。穩(wěn)態(tài)型：只運行一次，但運行的長度足夠長，仿真的目的在于估計系統的穩(wěn)態(tài)性能，需要確定的是仿真運行的長度。批均值法：設仿真運行長度為m，分為n批，每批長度為l。模型是系統的代表，同時也是系統的簡化實體流圖法：采用與計算機程序流程圖相類似的圖示符號和原理，建立表示臨時實體產生、在系統中流動、接受永久實體“服務”以及消失等過程的流程圖?？梢员硎臼录?、狀態(tài)變化以及實體間相互作用的邏輯關系。實體流圖法的四種符號：圓端矩形框（用于表示開始和結束）、矩形框（表示事件和活動）、菱形框（表示邏輯關系或條件判斷）、箭頭線。繪制活動周期圖時遵循：交替原則，閉合原則活動周期圖（ACD）建模方法將實體的狀態(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：點統計法，直方圖法，概率圖法。將兩個獨立的線性同余發(fā)生器組合起來,即用一個發(fā)生器控制另一個發(fā)生器產生的隨機數,因而稱為組合發(fā)生器隨機數發(fā)生器是偽隨機數發(fā)生器,在使用之前必須進行檢驗四類最常用的產生隨機變量的方法：反變換法,組合法,卷積法及舍選法輸入數據是仿真的基礎。輸入數據的正確與否直接影響仿真輸出結果的正確性和合理性建立輸入數據模型的方法：（1）在仿真運行中直接使用收集到的實際系統的輸入數據。（2）把收集到的數據定義為經驗分布。（3）把收集到的數據擬合為某種特定的理論分布隨機的輸入激勵一個隨機的系統，得到的輸出是……?輸出的表達形式如何？需要經過多少次的仿真才能說明輸出結果？確定的輸入激勵一個確定的系統，得到的輸出就是一個確定的輸出。通過一次確定的仿真便可得出解。輸出分析兩個狀態(tài):暫態(tài)（終態(tài)），穩(wěn)態(tài)（非終態(tài)）：終態(tài)系統常被用來研究系統的固有特性，研究系統在初始條件作用下的響應穩(wěn)態(tài)系統仿真常被用來研究系統對外界條件變化的響應能力仿真輸出分析目的：用適當的統計技術對仿真中產生的數據進行分析，實現對未知參數的估計。一個仿真模型的單次運行的目的在于估計系統的穩(wěn)態(tài)或長期特征。例3.1理發(fā)店服務系統有一個小理發(fā)店只有一個理發(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顧客服務，而且只要有顧客就不停歇。建模的目的是在假定顧客到達時間間隔和理發(fā)花費的時間服從一定的概率分布時，考察理發(fā)員的忙閑情況。例3.2售票窗口服務系統劇院雇傭一名售票員同時負責劇票的窗口銷售和對電話詢問者的咨詢服務。購票者按先到先購票的原則在窗口排隊購票，詢問者打來的電話由電話系統存儲后按先來先服務的原則一一轉接到售票員予以答復，電話服務比窗口服務有更高的優(yōu)先級。售票員正在售票時若有電話打入，則售票員必須完成本次售票活動后再接電話。系統建模的目的是研究售票員的忙閑率。例3.4機床加工系統考慮一個簡單的加工車間。車間內有若干臺數控機床，由一名工人負責看管。工人的任務是：（a）如果機床的刀具完好，則為機床安裝工件，然后按下運行按鈕。（b）如果機床的刀具破損或需要更新，則先要重裝刀具，然后完成任務（a）。只有當機床完成一次自動加工工序并停止運行后，工人才能執(zhí)行上述兩項任務。假定每臺機床均可加工各種工件，并且不會發(fā)生工件和刀具短缺的現象。建模的目的是為了研究工人的忙閑率。例售票窗口服務系統劇院雇傭一名售票員同時負責劇票的窗口銷售和對電話詢問者的咨詢服務。購票者按先到先購票的原則在窗口排隊購票，詢問者打來的電話由電話系統存儲后按先來先服務的原則一一轉接到售票員予以答復，電話服務比窗口服務有更高的優(yōu)先級。售票員正在售票時若有電話打入，則售票員必須完成本次售票活動后再接電話。系統建模的目的是研究售票員的忙閑率。仿真輸出分析目的：用適當的統計技術對仿真中產生的數據進行分析，實現對未知參數的估計。例某M/M/1排隊系統模擬10次,每次模擬25個顧客,其顧客平均等待時間的結果如