第四章仿真输入与输出数据分析优秀课件
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第四章 输入输出分析
第四章输入/输出分析华南理工大学自动化学院非线性系统输入/输出关系分析方法¾描述函数法：非线性系统的一种最优线性逼近技术¾常被用于分析有非线性影响的反馈环中振荡的可能性级数展开法采用级数展开以推导出某些非线性系¾级数展开法：采用级数展开以推导出某些非线性系统在频域上的输入/输出表达式(V lt)(Fli)¾目前主要有沃特拉(Volterra)级数展开及福里斯(Fliess)泛函展开两种方法¾输入/输出稳定性分析：研究在什么条件下一个有界输入能够产生个有界输出。
☆输入能够产生一个有界输出☆4.1描述函数法本节主要考虑采用描述函数方法研究非线性系统的最优线性逼近问题也即在最优线性系统随输入函数改优线性逼近问题，也即在最优线性系统随输入函数改变而改变的前提下，尝试用线性系统最优地逼近非线性系统。
先考虑单输入单输出系统。
在输入输出意义下，一0∞C 0∞C 个非线性系统可以看作是空间上到空间上的映射N, 即对给定的输入, 非线性系统的输出为一定义在的连续函],[],[),0[∞∈C u ],0[∞C 数：。
),0[)(∞∈=C u N y N给定参考输入，我们期望用线性系统的输出来),0[0∞∈C u我们假定S3). 输入的平稳性，即平稳性保证了信号在定时间长度内的积分均值不随s增平稳性保证了信号在一定时间长度内的积分均值不随自协方差及互协方差就是通常随机系统理论里的自相关和互相关函数。
(4.5)及(4.6)可以分别用式和互相关函数(45)(46)自协方差是一个正定函数，即对R c c R t t k k ∈∈ ,, , ,,11L L 有k ∑≥−=j i j i u j i t tR c c 1,0)(因此，自协方差矩阵t R 的傅立叶变换)(u =∞−ττωωτd R e S j ∫∞−u n )()((4.7)是一个正定矩阵，称其为能谱密度。
是个正定矩阵，称其为能谱密度。
《模拟量的输入输出》课件
模拟量输入的精度与误差
模拟量输入的精度是指能够转 换的最小变化量，通常取决于
设备的位数和分辨率。
误差则是指实际值与测量值 之间的差异，可能由多种因 素引起，如噪声、干扰和设
备的不完善等。
为了减小误差和提高精度，可 以采用滤波器、去噪技术和校
准等方法。
03
CATALOGUE
模拟量输出
模拟量输出的原理
在数据采集系统中的应用
环境监测
模拟量输入输出用于采集各种环境参 数，如温度、湿度、气压、风速等， 为气象预报、环境评估和科学研究提 供数据支持。
音频信号采集
在音频处理和录音工程中，模拟量输 入输出用于捕获和传输高质量的音频 信号，确保音频数据的准确性和完整 性。
在仪器仪表中的应用
工业仪表
在工业生产中，模拟量输入输出用于与各种传感器和执行器进行通信，实现自动化检测和控制。
模拟量用于表示连续变化 的音频信号，如音乐、语 音等。
视频处理
模拟量用于表示连续变化 的视频信号，如电影、电 视节目等。
02
CATALOGUE
模拟量输入
模拟量输入的原理
模拟量输入是指将连续变化的物理量（如电压、电流 、压力、温度等）转换成数字量，以便于计算机处理
。
模拟量输入的原理通常包括采样、保持和量化三个步 骤。
04
CATALOGUE
模拟量输入输出的应用实例
在控制系统中的应用
自动化生产线控制
模拟量输入输出用于实时监测生产线上的各种传感器数据，如温度、压力、流 量等，并根据预设的阈值进行自动调节，确保生产过程的稳定和高效。
机器人运动控制
通过模拟量输入输出，机器人可以接收来自传感器的位置、速度等信号，实现 精确的运动轨迹规划和实时调整。
计算机仿真技术及CAD 第4章 离散事件计算机仿真
区别
1）离散事件系统中，各事件以某种顺序或在某种条件 下发生，并且大都属于随机性的，或者是由于随机的 输入，或者是由于系统元素的属性值作随机变化，使 得难以用常规的方法去研究。
2）连续系统仿真中，时间常被分割成均等的或非均等 的间隔，并以一个基本的时间间隔计时； 离散事件系统的仿真则常是面向事件的，时间指针往 往不是按固定的增量向前推进，而是由于事件的推动 而随机推进的。
（3）便于排队规则的确定。例如，生产线上待处 理工件的优先级水平有时需要作为“工件”实体的属 性考虑，以便于“按优先级排队”规则的建立与实现。
3) 状态（State）：实体的状态指在某一时刻 该实体的所有属性值，系统的状态由系统中各 实体的状态合成。
如在理发店服务系统中“顾客”有“等待服务”， “接受服务”等状态，“服务员”有“忙”和“闲” 等状态。状态可以作为动态属性进行描述。
2) 属性(Attribute)： 每一实体所具有的有效 特征称为实体的属性。属性与仿真目的有关， 一般可参照下面原则选取:
（1）便于实体的分类。例如，将理发店顾客的性 别（男、女）作为属性考虑，可将“顾客”实体分为 两类，每类顾客占用不同的服务台。
（2）便于实体行为的描述。例如，将飞机的飞行 速度作为属性考虑，便于对“飞机”实体的行为（如 两地间的飞行时间）进行描述。
活动总是与一个或几个实体的状态相对应。
5)事件（Event）：改变系统状态的某一瞬时
操作或行为称为事件。事件通常发生在活动的
开始或结束时刻。
例如，在例4. 1中，可以把“顾客到达”称为一类事 件，因为正是由于顾客到达，系统的状态——服务员 的“状态”才能由闲变忙（如果原先无人排队），或 者使另一系统状态——排队的顾客人数发生变化（队 列人数加1）。 一个顾客接受服务完毕后离开系统，也可以定义成一 类事件，因为服务台由忙变闲或者等待的队列发生变 化。
输入输出接口和输入输出通道优秀课件
通常波特率在
50~9600波特之间， 高速可达19200波 特。
串行通信多采
用异步通信，收发
双方的时钟误差或
波特率误差允许值
4~5%。
4 ）同步通信
采用同步通信时，将许多字符组成一个信息组，通 常称为信息帧。在每帧信息的开始加上同步字符， 接着字符一个接一个的传输。在没有信息要传送时， 要添上空字符，因同步传输不允许有间隙。
输入输出接口和输入输 出通道
门电路
& 与非门
=1 异或
≥1 或门 1 非
返回本章首页
2.1 概 述
➢ 计算机控制系统的硬件组成：主机、外围设备 ➢ 两类外设： 1）常规外设，如键盘、CRT、打印机、磁盘机 2）被控设备和检测仪表、显示装置、操作台等 ➢ 无论哪一类外设都要通过Ｉ/O接口和输入/输出通道
通过软件编程指定的。
（4）在短距离的传送中常采用。 常用的并行接口电路芯片，如Z-80系列的
PIO、Intel系列的8255A等。
（二）串行通信
（1）传输线条数n=1～2；
（2）传输线既可做数据线又可做联络线用；
（3）每个数据都占一个固定的时间长度；
串行通信分为全双工方式和半双工方式、同步方式 和异步方式。
状态信息
围
系 统
控制信息
设 备
三、计算机和外部的通讯方式
1）并行通信
2）串行通信
3）有线网络通信
4）无线通信 （P17）
（一）并行通信
（1）传输线条数n = 传送数据的位数n； （2）传送速度快、信息率高； （3）握手信号线一般是两条（控制和状态线） 握手信号线在某些芯片中是固定的，某些则是
查询式I/O接口简化流程图
➢ 数据采集的参量分两类：
50~9600波特之间， 高速可达19200波 特。
串行通信多采
用异步通信，收发
双方的时钟误差或
波特率误差允许值
4~5%。
4 ）同步通信
采用同步通信时，将许多字符组成一个信息组，通 常称为信息帧。在每帧信息的开始加上同步字符， 接着字符一个接一个的传输。在没有信息要传送时， 要添上空字符，因同步传输不允许有间隙。
输入输出接口和输入输 出通道
门电路
& 与非门
=1 异或
≥1 或门 1 非
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2.1 概 述
➢ 计算机控制系统的硬件组成：主机、外围设备 ➢ 两类外设： 1）常规外设，如键盘、CRT、打印机、磁盘机 2）被控设备和检测仪表、显示装置、操作台等 ➢ 无论哪一类外设都要通过Ｉ/O接口和输入/输出通道
通过软件编程指定的。
（4）在短距离的传送中常采用。 常用的并行接口电路芯片，如Z-80系列的
PIO、Intel系列的8255A等。
（二）串行通信
（1）传输线条数n=1～2；
（2）传输线既可做数据线又可做联络线用；
（3）每个数据都占一个固定的时间长度；
串行通信分为全双工方式和半双工方式、同步方式 和异步方式。
状态信息
围
系 统
控制信息
设 备
三、计算机和外部的通讯方式
1）并行通信
2）串行通信
3）有线网络通信
4）无线通信 （P17）
（一）并行通信
（1）传输线条数n = 传送数据的位数n； （2）传送速度快、信息率高； （3）握手信号线一般是两条（控制和状态线） 握手信号线在某些芯片中是固定的，某些则是
查询式I/O接口简化流程图
➢ 数据采集的参量分两类：
第四章 仿真输入与输出数据分析(3)
真结果求平均值。
19
3）若仿真的终止是由某个终止事件确定的，那么 实际的仿真时间是不确定的。假若仿真运行时间不 长，也就是说系统还没有进入一个稳定的状态，此 时终止事件发生，那么系统的初始条件对仿真输出 结果的影响是很大的。 总之，终态仿真是在有限时段[0,TE ]内进行仿真实 验，这里TE表示仿真中某一指定事件E发生的时刻。它 可以是一个固定的常数，也可以是一个随机变量。一 般说来，终态仿真的结果与系统初始状态有关。
称为终止事件。
17
在现实世界中，终态仿真是很多的。例如
对某银行系统从上午9:00到下午5:00之间的营业 情况 进行仿真，仿真运行8小时就终止； 在军事仿真中，有一方兵力减少到一定标准时就终
止
仿真； 在管理系统仿真中，如果某一突发事件发生时也可 能 终止仿真，这些也是终态仿真，终止事件就是突发事件。
标准正态分布
标准正态分布
t (df = 13)
t 分布
t (df = 5)
z
x
t 分布与标准正态分布的比较
不同自由度的t分布
t
T分布 几个重要概念
从一个正态总体中抽取的样本统计量的分布样本平 x 均数 和样本方差S2是描述样本特征的两个最重 要的统计量 如果原总体的平均数为μ，标准差为σ，那么样 本平均数抽样总体：
n
4. t-分布（不要求）
设有服从正态分布的随机变量x，正态分布的标准化公式为：
u
x
对于总体方差σ2已知的总体，根据公式可以知道样本平均数在某一区间内 出现的概率，公式为：
u
x
x
u x x u x
附： x
服从标准正态分布
n
第四章 仿真输入与输出数据分析(2)
2如果算法选择得合适由这种算法得到的数据统计检验能具有较好的统计特性如均匀性独立性等则将这种伪随机数用于仿真仍然是可行的
4.3随机数与随机变量
什么是随机数？ 单个的数字不是随机数
是指一个数列，其中的每一个体称为随机数，其值 与数列中的其它数无关； 在一个均匀分布的随机数中，每一个体出现的概率 是均等的；
例如：在[0,1]区间上均匀分布的随机数 序列中，0.00001与0.5出现的机会均等
4.3随机数与随机变量
如何根据确定的分布类型及其参数产生随机变量?
定义：产生[0, 1]区间上均匀分布的随机变量, 亦称为 随机数发生器。 说明： 1）随机数发生器不是在概率论意义下的真正的随机数, 而 只能称为伪随机数，因为无论哪一种随机数发生器都采用 递推算法 ； 2）如果算法选择得合适, 由这种算法得到的数据统计检验 能具有较好的统计特性(如均匀性, 独立性等), 则将这种伪 随机数用于仿真仍然是可行的。
4.威布尔分布
产生的原理
0 p( xi ) 1
，且
i 1
n
p( x i ) 1 。
离散随机变量产生的原理
4.3随机数与随机变量
4.3.1 随机变量的产生方法
1. 逆变换法
第4章
习题：4，5 P106
4.3随机数与随机变量
4.3.1 随机变量的产生方法
2. 函数变换法
第4章
第4章
4.3.2常用分布类型的随机数产生
1.正态分布 N ( , 2 )
2.指数分布 exp ( ) 3.泊松分布 P ( )
4.3随机数与随机变量
什么是随机数？ 单个的数字不是随机数
是指一个数列，其中的每一个体称为随机数，其值 与数列中的其它数无关； 在一个均匀分布的随机数中，每一个体出现的概率 是均等的；
例如：在[0,1]区间上均匀分布的随机数 序列中，0.00001与0.5出现的机会均等
4.3随机数与随机变量
如何根据确定的分布类型及其参数产生随机变量?
定义：产生[0, 1]区间上均匀分布的随机变量, 亦称为 随机数发生器。 说明： 1）随机数发生器不是在概率论意义下的真正的随机数, 而 只能称为伪随机数，因为无论哪一种随机数发生器都采用 递推算法 ； 2）如果算法选择得合适, 由这种算法得到的数据统计检验 能具有较好的统计特性(如均匀性, 独立性等), 则将这种伪 随机数用于仿真仍然是可行的。
4.威布尔分布
产生的原理
0 p( xi ) 1
，且
i 1
n
p( x i ) 1 。
离散随机变量产生的原理
4.3随机数与随机变量
4.3.1 随机变量的产生方法
1. 逆变换法
第4章
习题：4，5 P106
4.3随机数与随机变量
4.3.1 随机变量的产生方法
2. 函数变换法
第4章
第4章
4.3.2常用分布类型的随机数产生
1.正态分布 N ( , 2 )
2.指数分布 exp ( ) 3.泊松分布 P ( )
输入和输出技术幻灯片PPT
总线
输入设备1
EN1
输入设备2
EN2
CPU
当设备1与CPU进行数据传送时，设备2的数据信号应处于三态 当设备2与CPU进行数据传送时，设备1的数据信号应处于三态
多个输入设备连在总线上时， 只有进行数据传送设备的数据线处于工作状态， 而未进行数据传送设备的数据线应处于高阻态。
输入设备1
EN1
输入设备2
控制信息是CPU通过接口送给外设的。CPU通过发送控 制信息控制外设的工作。外设种类不同，控制信息也各不 相同。
DB AB CPU CB
I/O接 口 数据端口
状态端口
控制端口
数据信息 状态信息 外设 控制信息
简单的外设接口
总结：
➢ 每一个I/O端口对应一个I/O地址，CPU由端口地址区 分I/O端口，从硬件角度看，端口可以理解为寄存器。 ➢ 在I/O操作中，主要有三类信息：数据信息、状态信息 和控制信息，分别存放于相应的端口。 ➢ CPU对外设输入/输出的控制，是通过对接口电路中各 I/O端口的读/写操作完成的。
单向三态驱动器74LS244
A3~A0
1G
A7~A4
2G
Y3~Y0 Y7~Y4
含两个4位三态驱动器
功能表
1G A3~0 00 01 10 11
Y3~0 0
1 高阻 高阻
2G A7~4 00 01 10 11
Y7~4 0
1 高阻 高阻
双向三态驱动器74LS245
A7~A0
Y7~Y0
G DIR
功能表
外设处理信息的类型、速度、信号电平、通信方式与CPU不匹
配,
不能直接挂在总线上，必须通过接口和系统相连。
CPU
输入设备1
EN1
输入设备2
EN2
CPU
当设备1与CPU进行数据传送时，设备2的数据信号应处于三态 当设备2与CPU进行数据传送时，设备1的数据信号应处于三态
多个输入设备连在总线上时， 只有进行数据传送设备的数据线处于工作状态， 而未进行数据传送设备的数据线应处于高阻态。
输入设备1
EN1
输入设备2
控制信息是CPU通过接口送给外设的。CPU通过发送控 制信息控制外设的工作。外设种类不同，控制信息也各不 相同。
DB AB CPU CB
I/O接 口 数据端口
状态端口
控制端口
数据信息 状态信息 外设 控制信息
简单的外设接口
总结：
➢ 每一个I/O端口对应一个I/O地址，CPU由端口地址区 分I/O端口，从硬件角度看，端口可以理解为寄存器。 ➢ 在I/O操作中，主要有三类信息：数据信息、状态信息 和控制信息，分别存放于相应的端口。 ➢ CPU对外设输入/输出的控制，是通过对接口电路中各 I/O端口的读/写操作完成的。
单向三态驱动器74LS244
A3~A0
1G
A7~A4
2G
Y3~Y0 Y7~Y4
含两个4位三态驱动器
功能表
1G A3~0 00 01 10 11
Y3~0 0
1 高阻 高阻
2G A7~4 00 01 10 11
Y7~4 0
1 高阻 高阻
双向三态驱动器74LS245
A7~A0
Y7~Y0
G DIR
功能表
外设处理信息的类型、速度、信号电平、通信方式与CPU不匹
配,
不能直接挂在总线上，必须通过接口和系统相连。
CPU
数据的输入与输出技术PPT课件
4
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间隔（Interval）量
间隔量是不参照某个固定点, 而是按间 隔表示相对位置的数，无真实零值，是一 种较精确区分和标识地理现象的测量方法。 它利用某种标准单位作为间隔量来表示不 同的量，但应用时要正确理解标准单位的 特性和含义。譬如，不能说40℃比20℃ 暖一倍。
比率（Ratio）量
18
第18页/共77页
3.3 数据输入
土地数据输入是从不同数据源、用不同的 设备、方法和技术来获取数据并录入数据库 的过程，即通常所说的建库工作。
土地数据输入主要考虑以下三方面的问题：
➢统 一 的 地 理 基 础 ➢空 间 数 据 输 入 问 题 ➢属 性 数 据 输 入 问 题
19
第19页/共77页
1
第1页/共77页
土地数据一般具有三个基本特征:
空间特征：表示地块的空间位置、形状和大小及其与相邻地 块的拓扑关系。位置和拓扑特征是空间信息系统所独有的。
专题特征：是土地实体所 具有的各种性质，如地面的 坡度、坡向、某地的年降雨 量等。通常以数字、符号、 文本和图像等形式来表示。
时间特征：指土地实体 的时间变化或数据采集的 时间等。即空间数据总是 在某一特定时间或时段内 得到或计算的。
•控制点的数目取决于你打算使用哪一种数学 方法来实现坐标转换；
•但是，过多的控制点并不一定能够保证高精 度的配准。要尽可能使控制点均匀分布于整 个栅格图像，而不是只在图像的某个较小区 域选择控制点；
•通常,先在图像的四个角选择4个控制点，然 后在中间的位置有规律地选择一些控制点能 得到较好的效果。
28
26
第26页/共77页
（4）确定控制点
控制点的作用是进行地图配准，用来将 数字化后的数据校准（配准）到一个指定 的地图坐标系，以便这些数据与其它的数 据集成。控制点的选择对于空间实体地理 位置的确定具有至关重要的意义。
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间隔（Interval）量
间隔量是不参照某个固定点, 而是按间 隔表示相对位置的数，无真实零值，是一 种较精确区分和标识地理现象的测量方法。 它利用某种标准单位作为间隔量来表示不 同的量，但应用时要正确理解标准单位的 特性和含义。譬如，不能说40℃比20℃ 暖一倍。
比率（Ratio）量
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3.3 数据输入
土地数据输入是从不同数据源、用不同的 设备、方法和技术来获取数据并录入数据库 的过程，即通常所说的建库工作。
土地数据输入主要考虑以下三方面的问题：
➢统 一 的 地 理 基 础 ➢空 间 数 据 输 入 问 题 ➢属 性 数 据 输 入 问 题
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土地数据一般具有三个基本特征:
空间特征：表示地块的空间位置、形状和大小及其与相邻地 块的拓扑关系。位置和拓扑特征是空间信息系统所独有的。
专题特征：是土地实体所 具有的各种性质，如地面的 坡度、坡向、某地的年降雨 量等。通常以数字、符号、 文本和图像等形式来表示。
时间特征：指土地实体 的时间变化或数据采集的 时间等。即空间数据总是 在某一特定时间或时段内 得到或计算的。
•控制点的数目取决于你打算使用哪一种数学 方法来实现坐标转换；
•但是，过多的控制点并不一定能够保证高精 度的配准。要尽可能使控制点均匀分布于整 个栅格图像，而不是只在图像的某个较小区 域选择控制点；
•通常,先在图像的四个角选择4个控制点，然 后在中间的位置有规律地选择一些控制点能 得到较好的效果。
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（4）确定控制点
控制点的作用是进行地图配准，用来将 数字化后的数据校准（配准）到一个指定 的地图坐标系，以便这些数据与其它的数 据集成。控制点的选择对于空间实体地理 位置的确定具有至关重要的意义。
2019年第4章输入和输出.ppt
声母
b c d
f g h ch j k l m n
韵母 a ou iao
uang,iang e en
eng ang
i an ao ai ian in
键位 o p q r s t u v w x y z ;
声母
p q r s t sh zh w x y z
韵母 o,uo un iu uan,er ong,iong ue
页
目前常用的输入设备有键盘、鼠标等，常用的输出设
备有显示器、打印机等。
用户界面的软件部分
包括用户与计算机交互时使用的协议、命令、处理程 序等。
命令的概念
计算机中已设计实现的完成特定功能的程序叫命令。
命令的组成
命令符
命令符是不同命令的标识。命令符不同，表示要 执行的程序不同。
双拼码
是把声母和韵母中的多个符号用一个键盘符号表示的 编码。
双拼码共有57个码元，使用了27个键位（除26个字 母符号外，增加一个符号“；”）。
双拼码的57个码元分作声母和韵母两大类。
第
键位和声母、韵母的对应关系见表4-1。
17
页
键位
a
b
c
d
e
f
第
18
g
页
h
i
j
k
l
m
n
表4-1双拼码键位和声母、韵母对应关系表
无重码
第
考虑到五笔字型码的码元个数通常不足4个的情
26 页
况，以及字根使用频度不均匀的情况，五笔字型
码的编码能力也可达到数十万个，因此，五笔字
型码可做到无重码。
五笔字型码的最大缺点
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➢现实世界中大多数管理系统内的各类随机过程 都有一定的概率分布规律
➢几乎可以产生无限量的数据，从而满足长时间 模拟的需要
第四章仿真输入与输出数据分 析
问题的缘起
• 模拟问题的数据要求 – 在模拟工作开始前，必须获得满足要求的数据（一般指 的是随机分布特征）来作为输入数据。 – 另外，由于模拟的特性，必须要求输入数据数量足够多。 • 单次模拟就要需要许多满足同样分布特性的数据； • 由于模拟结果具有随机性，因此需要基于同样分布特 性的数据进行多次模拟才能得到可靠解。
1. 看看数据是否符合某个理论分布。为此，可 先按科学的方法假设一个理论分布，再利用 统计检验的手段来判断其是否符合这一分布。
2. 如果找不到一个合适的理论分布，可以 利用已有的数据建立一个经验分布。
16
4.2 仿真输入数据分析
采用理论分布的优点
➢不仅可以表现已知数据的基本特性，更重要的 是可以表现没有采集到的所有数据的特性
4.1 仿真输入数据收集
• 什么是数据收集？
数据收集是针对实际问题，经过系统分 析数或据经的验收的集总是结一，项以工系作统量的很特大征的为工目作标，，
• 数据收集的意义？
收也集是与在此仿有真关中的最资重料要、、数最据困、难信的息问等题反。 映即特使征一的个相模关型数结据构。是正确的，但若收集
• 数据收集的基本态度？ 的数输据入收数集据工数作据应不该正具确有，科或学数的据态分度析、不忠
系统的仿真依靠这些原型系统的运行数据，缺乏这 些数据的实验和实验值的提取，仿真也就毫无意义。
对系统进行认真的调查和分析后，可初步确 定输入数据的种类和大致特性，接下来便 是数据的采集。数据的采集可以在所模拟 的现实系统中进行，也可以在所模拟系统 的相近系统中进行。当然，采集数据的环 境与所模拟的系统环境越相似越好。
• 解决思路：
利用一种方法来确定输入数据是否满足某个随机分布规律， 如果满足，则利用该分布规律来产生大量的数据。
– 根据能得到的少量实际数据进行分析，得出数据的分布规律； – 根据该分布规律来生成足够多的随机数。
• 理发店例子： – 在所研究的理发店蹲点或者去调查已有数据；
– 收集两类数据； • 顾客达到时间间隔数据 • 理发师服务时间数据
• 数据的数性。据均了自的匀确相收组定关集在合可与两量能仿个收存真变集在的量相于试之关相运间的继行是数的是否据时密存。间切在为周相相此期关关可或的。以相，通事继应过先的当统设顾是计计客边方好中收法调。集研数表
据例、如确边，定进第相行i个关仿顾的格真客显，的的著并试服性注运务。意行时不。间断然与完而(i善+系n和)统个修仿顾改真客调是的研一服方项务式专时，业间使性相收很集强的
– 对收集到的数据进行拟合，看更加适合于哪种概率分 布；
– 选取最适合的概率分布函数，如到达时间间隔数据满 足一定参数的泊松分布F，理发师服务时间数据满足一 定参数的泊松分布G；
– 根据概率分布函数F和G生成足够多的随机数据；
– 利用这些数据进行模拟。
输入数据分析
模型的输入数据哪里来？
生产仿真结果的准确性
3. 设计和绘制数据采集表格 4. 确定采集地点和时间 5. 按计划分组采集, 整理 6. 粗略地分析, 对不规范的数据要进行处理或重
新收集 7.采集的数据经整理后要认真存档
例：某银行汽车顾客到达间隔时间数据 13
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4.1 仿真输入数据收集
数据收集过程中的注意事项
尽量把均匀数据组合在一组里。校核在相继的时间周期
• 收集的的关工。数作据，要要满正数足确据认独更识立符“性合仿的仿真真要”对的求象含的义数，据抓需住要仿。真研究的关键，
避免求全、求精。确信所收集的数据足以确定仿真中的输入
• 数据自分量相，关而性对的仿检真无验用或影响不显著的数据就没有必要去多加
收集。
4.2 仿真输入数据分析
基本原则
收集数据, 目的是分析数据的规律性(即分布)。以 找出这些数据变化的统计规律，并最终确定输入数据的 拟合概率分布。如何了解数据的规律呢？
• 问题背景 – 在实际模拟过程中，很难获取实际的实验数据或者是压 根找不到。 – 在实际系统中很难找到足够多的数据：进行一次模拟的 数据相对容易得到，进行多次模拟的数据则难以获得。
• 例子回顾 – 炸弹投掷问题 – 理发店排队服务问题
解决思路
• 通过少数的输入数据来合成大量数据
• 一个基本假设
一类输入数据应满足一定规律：解析规律/随机规律
生产模型的准确建立
仿真数据的准确性
输入数据是仿真模型的动力
系统名称
典型的输入数据
排队系统
• 顾客到达的间隔时间 • 顾客被服务时间的分布
• 货物到达间隔时间
自动化物流 系统
• 装载时间 • 卸载时间
生产系统
• 作业到达的间隔时间 • 作业类型的概率 • 每种作业每道工序服务时间的分布
可靠性系统 • 生产无故障作业时间
的输入数据模型。
4.1 仿真输入数据收集
数据的收集的内容和步骤:
• 1. 按系统研究的目的和模型确定输入数据项目
• 譬如: 对于单窗口排队系统
•
顾客到达间隔时间
•
顾客服务时间
• 对于汽车转运站系统
•
汽车到达间隔时间
•
调度等待时间障间隔时间及处理时间
12
4.1 仿真输入数据收集
2. 分析每个输入数据的特性,环境, 研究采集方法, 编制采集计划
对于，现或实这的些工数作据作不风能。代应表该实将际数情据况收，集那工
么作利、用仿这真样工的作数的据意作义为让决参策与的者依明据确必，将得
导到致参错与误者，的造支成持损和失理和解浪。费。
4.1 仿真输入数据收集
收集输入数据的主要方法：
• 1.通过实际观测获得系统的输入数据。 • 2.由系统管理人员提供实际系统的运行数据。 • 3.从公开发表的研究成果、论文中收集类似系统
• 做好仿真里计以划及在，相详继细日规子划内的仿一真时所间需周要期里收的集数的据数的据均匀性。
•
在收集数当据校过核均程匀根中性据要时问注，题意初的步分特的征析检，数验进据是行看仿一真下的分前布期的研均究值。是分相析影
考察针同一对。个仿似真乎所响是收系独集统立的的的各关观个键察数因序据素列需。数要从据进相存行关在相事自关物相性的关检观的验察可。入能为手，尽
➢几乎可以产生无限量的数据，从而满足长时间 模拟的需要
第四章仿真输入与输出数据分 析
问题的缘起
• 模拟问题的数据要求 – 在模拟工作开始前，必须获得满足要求的数据（一般指 的是随机分布特征）来作为输入数据。 – 另外，由于模拟的特性，必须要求输入数据数量足够多。 • 单次模拟就要需要许多满足同样分布特性的数据； • 由于模拟结果具有随机性，因此需要基于同样分布特 性的数据进行多次模拟才能得到可靠解。
1. 看看数据是否符合某个理论分布。为此，可 先按科学的方法假设一个理论分布，再利用 统计检验的手段来判断其是否符合这一分布。
2. 如果找不到一个合适的理论分布，可以 利用已有的数据建立一个经验分布。
16
4.2 仿真输入数据分析
采用理论分布的优点
➢不仅可以表现已知数据的基本特性，更重要的 是可以表现没有采集到的所有数据的特性
4.1 仿真输入数据收集
• 什么是数据收集？
数据收集是针对实际问题，经过系统分 析数或据经的验收的集总是结一，项以工系作统量的很特大征的为工目作标，，
• 数据收集的意义？
收也集是与在此仿有真关中的最资重料要、、数最据困、难信的息问等题反。 映即特使征一的个相模关型数结据构。是正确的，但若收集
• 数据收集的基本态度？ 的数输据入收数集据工数作据应不该正具确有，科或学数的据态分度析、不忠
系统的仿真依靠这些原型系统的运行数据，缺乏这 些数据的实验和实验值的提取，仿真也就毫无意义。
对系统进行认真的调查和分析后，可初步确 定输入数据的种类和大致特性，接下来便 是数据的采集。数据的采集可以在所模拟 的现实系统中进行，也可以在所模拟系统 的相近系统中进行。当然，采集数据的环 境与所模拟的系统环境越相似越好。
• 解决思路：
利用一种方法来确定输入数据是否满足某个随机分布规律， 如果满足，则利用该分布规律来产生大量的数据。
– 根据能得到的少量实际数据进行分析，得出数据的分布规律； – 根据该分布规律来生成足够多的随机数。
• 理发店例子： – 在所研究的理发店蹲点或者去调查已有数据；
– 收集两类数据； • 顾客达到时间间隔数据 • 理发师服务时间数据
• 数据的数性。据均了自的匀确相收组定关集在合可与两量能仿个收存真变集在的量相于试之关相运间的继行是数的是否据时密存。间切在为周相相此期关关可或的。以相，通事继应过先的当统设顾是计计客边方好中收法调。集研数表
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– 对收集到的数据进行拟合，看更加适合于哪种概率分 布；
– 选取最适合的概率分布函数，如到达时间间隔数据满 足一定参数的泊松分布F，理发师服务时间数据满足一 定参数的泊松分布G；
– 根据概率分布函数F和G生成足够多的随机数据；
– 利用这些数据进行模拟。
输入数据分析
模型的输入数据哪里来？
生产仿真结果的准确性
3. 设计和绘制数据采集表格 4. 确定采集地点和时间 5. 按计划分组采集, 整理 6. 粗略地分析, 对不规范的数据要进行处理或重
新收集 7.采集的数据经整理后要认真存档
例：某银行汽车顾客到达间隔时间数据 13
14
4.1 仿真输入数据收集
数据收集过程中的注意事项
尽量把均匀数据组合在一组里。校核在相继的时间周期
• 收集的的关工。数作据，要要满正数足确据认独更识立符“性合仿的仿真真要”对的求象含的义数，据抓需住要仿。真研究的关键，
避免求全、求精。确信所收集的数据足以确定仿真中的输入
• 数据自分量相，关而性对的仿检真无验用或影响不显著的数据就没有必要去多加
收集。
4.2 仿真输入数据分析
基本原则
收集数据, 目的是分析数据的规律性(即分布)。以 找出这些数据变化的统计规律，并最终确定输入数据的 拟合概率分布。如何了解数据的规律呢？
• 问题背景 – 在实际模拟过程中，很难获取实际的实验数据或者是压 根找不到。 – 在实际系统中很难找到足够多的数据：进行一次模拟的 数据相对容易得到，进行多次模拟的数据则难以获得。
• 例子回顾 – 炸弹投掷问题 – 理发店排队服务问题
解决思路
• 通过少数的输入数据来合成大量数据
• 一个基本假设
一类输入数据应满足一定规律：解析规律/随机规律
生产模型的准确建立
仿真数据的准确性
输入数据是仿真模型的动力
系统名称
典型的输入数据
排队系统
• 顾客到达的间隔时间 • 顾客被服务时间的分布
• 货物到达间隔时间
自动化物流 系统
• 装载时间 • 卸载时间
生产系统
• 作业到达的间隔时间 • 作业类型的概率 • 每种作业每道工序服务时间的分布
可靠性系统 • 生产无故障作业时间
的输入数据模型。
4.1 仿真输入数据收集
数据的收集的内容和步骤:
• 1. 按系统研究的目的和模型确定输入数据项目
• 譬如: 对于单窗口排队系统
•
顾客到达间隔时间
•
顾客服务时间
• 对于汽车转运站系统
•
汽车到达间隔时间
•
调度等待时间障间隔时间及处理时间
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4.1 仿真输入数据收集
2. 分析每个输入数据的特性,环境, 研究采集方法, 编制采集计划
对于，现或实这的些工数作据作不风能。代应表该实将际数情据况收，集那工
么作利、用仿这真样工的作数的据意作义为让决参策与的者依明据确必，将得
导到致参错与误者，的造支成持损和失理和解浪。费。
4.1 仿真输入数据收集
收集输入数据的主要方法：
• 1.通过实际观测获得系统的输入数据。 • 2.由系统管理人员提供实际系统的运行数据。 • 3.从公开发表的研究成果、论文中收集类似系统
• 做好仿真里计以划及在，相详继细日规子划内的仿一真时所间需周要期里收的集数的据数的据均匀性。
•
在收集数当据校过核均程匀根中性据要时问注，题意初的步分特的征析检，数验进据是行看仿一真下的分前布期的研均究值。是分相析影
考察针同一对。个仿似真乎所响是收系独集统立的的的各关观个键察数因序据素列需。数要从据进相存行关在相事自关物相性的关检观的验察可。入能为手，尽