系统建模方法与仿真模型验证PPT文件格式下载.ppt
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法就是其中之一。
n实体流程图方法(简称实体流图法)与程序流程图类实体流程图方法(简称实体流图法)与程序流程图类似似,可以描述临时实体产生、流动、消亡及其被永久,可以描述临时实体产生、流动、消亡及其被永久实体加工、处理的过程和逻辑关系,应用比较广泛。
实体加工、处理的过程和逻辑关系,应用比较广泛。
临时实体和永久实体临时实体和永久实体n在离散事件系统中,实体分为两大类:
在离散事件系统中,实体分为两大类:
临时实体、永临时实体、永久实体。
久实体。
n临时实体:
临时实体:
按一定规律由系统外部到达系统,在系统按一定规律由系统外部到达系统,在系统中受永久实体的作用,按照一定的流程通过系统,最中受永久实体的作用,按照一定的流程通过系统,最后离开系统。
因此,临时实体只在系统中存在一段时后离开系统。
因此,临时实体只在系统中存在一段时间便自行消失。
间便自行消失。
n进入商店购物的顾客是临时实体,它们按一定的统计进入商店购物的顾客是临时实体,它们按一定的统计分布规律到达商店,经过服务员的服务后离开商店。
分布规律到达商店,经过服务员的服务后离开商店。
n永久实体:
永久实体:
相应地,永久驻留在系统中的实体称为永相应地,永久驻留在系统中的实体称为永久实体,它们是系统产生功能的必要条件。
理发店中久实体,它们是系统产生功能的必要条件。
理发店中的理发员,交通路口的红绿灯等是永久实体。
的理发员,交通路口的红绿灯等是永久实体。
实体流程图方法实体流程图方法n实体流程图方法:
实体流程图方法:
采用与计算机程序流程图类似的图示符采用与计算机程序流程图类似的图示符号和原理,建立表示临时实体产生、在系统中流动、接受号和原理,建立表示临时实体产生、在系统中流动、接受永久实体服务以及消失等过程的流程图。
永久实体服务以及消失等过程的流程图。
n建模思路:
建模思路:
(1)辨识组成系统的实体和属性。
将队列作为一种特殊的实)辨识组成系统的实体和属性。
将队列作为一种特殊的实体考虑。
体考虑。
(2)分析各种实体的状态和活动,及其相互间的影响。
队列)分析各种实体的状态和活动,及其相互间的影响。
队列实体的状态是队列的长度。
实体的状态是队列的长度。
(3)确定引起实体状态变化的事件。
)确定引起实体状态变化的事件。
(4)分析各种事件发生时,实体状态的变化规律。
)分析各种事件发生时,实体状态的变化规律。
(5)在一定的服务流程下,分析与队列实体有关的特殊操作)在一定的服务流程下,分析与队列实体有关的特殊操作(如换队等)。
(如换队等)。
(6)通过以上分析,以临时实体为主线,画实体流程图。
)通过以上分析,以临时实体为主线,画实体流程图。
(7)给出模型参数的取值、参变量的计算方法及属性描述变)给出模型参数的取值、参变量的计算方法及属性描述变量的取值方法。
属性描述变量,例如顾客到达时间、服务量的取值方法。
属性描述变量,例如顾客到达时间、服务时间等,可以取一组固定值,可以由某一计算公式取值,时间等,可以取一组固定值,可以由某一计算公式取值,还可以是一个随机变量(此时应给出分布函数)。
还可以是一个随机变量(此时应给出分布函数)。
(8)给出队列的排队规则。
对多个队列应有服务规则。
)给出队列的排队规则。
例例1:
理发店服务系统:
理发店服务系统n实例:
理发店服务系统单队列-单服务台系统n系统分析:
系统分析:
n实体实体n临时实体:
顾客临时实体:
顾客n永久实体:
服务员永久实体:
服务员n特殊实体:
队列特殊实体:
队列n状态状态n服务员:
忙、闲服务员:
忙、闲n顾客:
等待服务、接受服务顾客:
等待服务、接受服务n队列:
队长队列:
队长n实例:
n活动活动n排队、服务排队、服务n事件事件n顾客到达顾客到达n顾客结束排队(开始顾客结束排队(开始接受服务)接受服务)n顾客服务完毕离开顾客服务完毕离开n排队规则排队规则nFIFO理发店服务系统实体流程图理发店服务系统实体流程图n注意:
注意:
实体流图是实体流动和逻辑关系图,不是计算实体流图是实体流动和逻辑关系图,不是计算机程序框图。
机程序框图。
模型属性变量:
顾客到达时间(随机变量)顾客到达时间(随机变量)理发员为一名顾客理发所需要的时间(随机变量)理发员为一名顾客理发所需要的时间(随机变量)模型的人工运行模型的人工运行n人工运行:
人工运行:
建立实体流图模型后,应选取有代表建立实体流图模型后,应选取有代表性的例子将流图全部走一遍,即所谓的人工运行。
性的例子将流图全部走一遍,即所谓的人工运行。
n人工运行模型要求遍历流图的各个分支和实体的人工运行模型要求遍历流图的各个分支和实体的各种可能状态,在时间逐步变化的动态条件下,各种可能状态,在时间逐步变化的动态条件下,分析事件的发生及状态的变化过程,以检查模型分析事件的发生及状态的变化过程,以检查模型的组成和逻辑关系是否正确。
的组成和逻辑关系是否正确。
模型的人工运行举例模型的人工运行举例n例:
例:
“理发店服务系统理发店服务系统”
(1)系统的初始状态(仿真开始时刻):
)系统的初始状态(仿真开始时刻):
对应开门营业时间,此时,理发员为对应开门营业时间,此时,理发员为“闲闲”,队列,队列长度为长度为0。
(2)模型参数及变量的取值:
)模型参数及变量的取值:
设第设第i个顾客与第个顾客与第i-1个顾客到达的时间间隔为个顾客到达的时间间隔为Ai,设理发员为第设理发员为第i个顾客的理发时间为个顾客的理发时间为Si,一般来说,一般来说,Ai、Si为随机变量,应根据分布函为随机变量,应根据分布函数来产生。
这里,为了便于解释,取其样本值为:
数来产生。
nA115,A232,A324,A440,A522,nS1=43,S2=36,S3=34,S4=28,n模型按一定的规则运行。
本模型的人工规则如下:
模型按一定的规则运行。
n规则规则1:
确定当前时间确定当前时间n模型人工运行开始,取当前时间模型人工运行开始,取当前时间TIMEt0(t0为为仿真初始时刻),人工运行开始后,当前时间逐步仿真初始时刻),人工运行开始后,当前时间逐步向前推移,且递取下一最早发生事件的发生时刻。
向前推移,且递取下一最早发生事件的发生时刻。
如果当前时间有顾客到达事件发生,转规则如果当前时间有顾客到达事件发生,转规则2。
若。
若有顾客离开事件发生,则转规则有顾客离开事件发生,则转规则3。
n规则规则2:
顾客到达事件处理顾客到达事件处理n假定在时刻假定在时刻TIME有顾客有顾客i到达,如果此时理发员忙,到达,如果此时理发员忙,则进入队列等待,队列长度加则进入队列等待,队列长度加1;
否则置理发员为;
否则置理发员为忙状态,顾客开始理发,且在忙状态,顾客开始理发,且在di=TIME+Si时刻理时刻理发完毕离去。
发完毕离去。
n规则规则3:
顾客离去事件处理顾客离去事件处理n假定在时刻假定在时刻TIME有顾客有顾客i离去离去,如果此时队列长度,如果此时队列长度为为0,则置理发员为闲状态,否则,队列中排在队,则置理发员为闲状态,否则,队列中排在队首的一名顾客开始理发,队列长度减首的一名顾客开始理发,队列长度减1,并且该顾,并且该顾客在客在di=TIME+Si时刻理发完毕离去。
时刻理发完毕离去。
(1)在)在TIMEt0时刻(取时刻(取t0=0),无任何事件发),无任何事件发生。
下一最早发生的事件为生。
下一最早发生的事件为“顾客顾客1到达到达”,发生,发生时刻为时刻为a1TIMEA115。
(2)在)在TIME15时刻,顾客时刻,顾客1到达。
按规则到达。
按规则2,由,由于理发员闲,开始为顾客于理发员闲,开始为顾客1理发,理发员变忙。
顾理发,理发员变忙。
顾客客1离去时刻离去时刻nd1=TIME+S1=15+43=58n下一个最早发生的事件为下一个最早发生的事件为“顾客顾客2到达到达”,顾客,顾客2到达的时刻为到达的时刻为na2a1A215+32=47(58)。
)。
(3)在)在TIME47时刻,顾客时刻,顾客2到达。
由于理发员到达。
由于理发员忙,顾客忙,顾客2只好排队等待,队列长度变为只好排队等待,队列长度变为1。
n下一个最早发生的事件为下一个最早发生的事件为“顾客顾客1离去离去”,离去,离去时刻时刻d1=58(a3=a2+A3=47+24=71)(4)在)在TIME58时刻,顾客时刻,顾客1离去。
按规则离去。
按规则3,由于队列长度为由于队列长度为1,理发员开始为顾客,理发员开始为顾客2理发,队理发,队列长度为列长度为0。
顾客。
顾客2离去时刻离去时刻nd2=TIME+S2=58+36=94n下一个最早发生的事件为下一个最早发生的事件为“顾客顾客3到达到达”,顾客,顾客3到达的时刻为到达的时刻为na3=a2+A3=47+24=71。
(5)在)在TIME71时刻,顾客时刻,顾客3到达,到达,n上述运行过程可在实体流程图上标注。
上述运行过程可在实体流程图上标注。
n首先在实体流程图队列框和永久实体状态判断框首先在实体流程图队列框和永久实体状态判断框旁边标出系统的初始状态,如在旁边标出系统的初始状态,如在“排队等待排队等待”框框边上标边上标0,“理发员闲理发员闲”边上标边上标YES,在流图下方,在流图下方标标TIME0。
n然后,当时间推进到一个新的时刻点时,在对应然后,当时间推进到一个新的时刻点时,在对应框图上标出当前和未来各个时刻的实体状态。
框图上标出当前和未来各个时刻的实体状态。
nA顾客到达,顾客到达,D顾客离去,顾客离去,B理发员忙,连在一起的数字是顾客编号理发员忙,连在一起的数字是顾客编号时间时间事件事件理发员状态理发员状态队列队列状态状态下一个下一个最早最早事件事件当前当前将来将来tt+t长度长度0无无15/1A闲闲闲闲015/1A151A47/2A,58/1D闲闲B1047/2A472A71/3AB1B1158/1D581D94/2DB1B2071/3A713A111/4AB2B2194/2D15.2活动循环图法活动循环图法活动循环图(ActivityCycleDiagram)法的基本原理n活动循环图(活动循环图(ACD)法以图形直观地显示系统状态及其变化。
)法以图形直观地显示系统状态及其变化。
nACD法认为,系统中的每个实体都按照各自的方式循环地发法认为,系统中的每个实体都按照各自的方式循环地发生变化,存在静止(以生变化,存在静止(以表示)和活动(以表示)和活动(以表示)两种状态,表示)两种状态,这两种状态在实体的循环中交替出现(以这两种状态在实体的循环中交替出现(以表示两种状态之表示两种状态之间的转换)。
间的转换)。
nACD法认为,系统的状态就是全部个体状态变化的集合。
当法认为,系统的状态就是全部个体状态变化的集合。
当研究对象比较复杂、包含的实体数目较多时,可以对系统建研究对象
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