第5章离散事件系统仿真方法1030
离散事件系统动态运行仿真模拟研究
离散事件系统动态运行仿真模拟研究一、概述离散事件系统动态运行仿真模拟是一种重要的技术手段，用于对复杂系统进行模拟，测试和优化。
它的应用范围非常广泛，在制造业、航空航天、电子商务等领域都有着广泛的应用。
本文将围绕离散事件系统动态运行仿真模拟进行探讨。
二、离散事件系统的概念离散事件系统是指在不连续的时间点上，由离散模型描述的系统。
它包括一系列事件和决策，每个事件的发生都可能引起系统状态的变化。
在离散事件系统中，事件是不可预测的，需要根据系统的状态和规则来决定何时进行下一个事件。
例如，在一个工业生产线上，生产速度可能因为故障而减慢，或是因为调整而提高。
这些事件都是不可预测的，并且会影响整个生产线的状态。
三、离散事件系统的运行仿真模拟离散事件系统的动态运行仿真模拟是指对离散事件系统进行模拟，以评估其性能和可靠性。
这种仿真模拟是在计算机上进行的，它可以在更短的时间内完成对系统的测试，同时可以模拟复杂的系统状态和事件，为决策提供支持。
在进行离散事件系统的仿真模拟时，需要对系统进行建模。
建模包括对系统的基本组成部分进行分析，确定系统中的重要事件和决策，并设计相应的概率模型。
在模拟的过程中，在当前状态下，根据之前得到的概率模型和事件规则，做出下一个事件的决策。
随着仿真的进行，系统状态会动态变化，仿真结束时，可以得到各种指标，如系统性能、运行效率和可靠性等。
四、离散事件系统运行仿真模拟的应用离散事件系统的动态运行仿真模拟在许多领域都有着广泛的应用。
在工业制造领域中，通过进行仿真模拟，可以对生产线进行优化，减少成本，提高生产效率。
在航空航天领域，通常以飞机航线模型进行仿真模拟，以评估飞机运行的性能和安全。
在电子商务领域，通过仿真模拟模型，可以分析整个商业流程和系统，优化客户体验，提高系统的可用性和收益。
五、结论离散事件系统动态运行仿真模拟是一种重要的技术手段，可以对复杂的系统进行模拟，测试和优化。
虽然其应用范围广泛，但每个应用领域都需要进行具体的建模和优化工作。
第五章 离散事件系统仿真
COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
7．事件 ．
事件：事件是引起离散事件系统状态发生变化的行为。 事件：事件是引起离散事件系统状态发生变化的行为。 活动是指一段过程，即在一段时间内发生的情况。事件 活动是指一段过程，即在一段时间内发生的情况。 是指一个时间上的情况， 是指一个时间上的情况，系统发生变化的瞬间就发生了 事件。事件的发生会导致状态的变化， 事件。事件的发生会导致状态的变化，而实体的活动可 以与一定的状态相对应， 以与一定的状态相对应，因此可以用事件来表示活动的 开始和结束。 开始和结束。 从某种意义上说，离散事件系统是由事件驱动的。 从某种意义上说，离散事件系统是由事件驱动的。 为实现对系统中事件的管理，在仿真模型中必须建立事 为实现对系统中事件的管理， 件表，来记录发生的事件，或将要发生的事件， 件表，来记录发生的事件，或将要发生的事件，以及与 相应事件关联实体的有关属性。 相应事件关联实体的有关属性。 事件表：一个有序的记录序列，每个记录包括事件发生 事件表：一个有序的记录序列， 时间、事件类型等一些内容。 时间、事件类型等一些内容。 “顾客到达”为一类事件：－》系统状态变化－－服务 顾客到达”为一类事件： 系统状态变化－－ －－服务 员的“状态”可能从闲变到忙（如果无人排队)， 员的“状态”可能从闲变到忙（如果无人排队 ，或者另 一系统状态－－排队的顾客人数发生变化（ －－排队的顾客人数发生变化 一系统状态－－排队的顾客人数发生变化（队列人数加 1)。 。 “顾客离去”为一类事件－》顾客接受服务完毕后离开 顾客离去”为一类事件－ 系统------服务员“状态”由忙变成闲。 服务员“ 系统 服务员 状态”由忙变成闲。
实体：系统的对象、系统的组成元素都可以称为 实体：系统的对象、 实体， 实体，是仿真系统中可单独识别和刻划的构成要 素。 如：工厂中的机器，商店中的服务员，生产线上 工厂中的机器，商店中的服务员， 的工件，交通道路上的车辆等。 的工件，交通道路上的车辆等。在仿真建模人员 看来， 看来，实际系统就是由相互间存在一定关系的实 体集合组成的， 体集合组成的，实体间的相互联系和作用产生系 统特定的行为。 统特定的行为。 属性和行为相同或相近的实体可以用类来描述， 属性和行为相同或相近的实体可以用类来描述， 这样做可以简化系统的组成和关系。 这样做可以简化系统的组成和关系。如，理发店 服务系统可以看成是由“服务员” 顾客” 服务系统可以看成是由“服务员”和“顾客”两 类实体组成， 类实体组成，而两类实体之间存在服务与被服务 的关系。 的关系。 离散事件系统中的实体分为临时实体与永久实体。 离散事件系统中的实体分为临时实体 永久实体。 临时实体与 临时实体按照一定的规律不断地到达（产生）， 临时实体按照一定的规律不断地到达（产生）， 在永久实体作用下通过系统，最后离开系统， 在永久实体作用下通过系统，最后离开系统，整 个系统呈现动态过程。 个系统呈现动态过程。
第5讲 离散事件仿真
⑧ 随机数产生子程序：产生给定分布随机数的子程序
⑨ 输出函数子程序：用于系统性能分析的子程序
⑩ 统计计数器：用来存放与系统性能分析有关的统计数据的各个变 量值
⑾ 主程序：调用上述各子程序并完成仿真任务全过程
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2.1.2 仿真程序的流程管理：
❖ 离散事件的仿真技术研究，在国内是近二十多年才开始的， 受到计算机技术、信息处理技术、控制技术、人工智能技 术等新技术的影响而发展。
❖ 对于离散事件构成的离散事件系统或连续-离散混合系统 的研究，逐渐成为仿真技术应用的一个重要分支领域
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1.2 离散事件系统的基本要素
❖离散事件系统的一些基本要素包括：实体、活动、事件等.
❖ 类似的还有：公交系统里的上下车顾客，生产加工系统里等待加工的 零件，计算机系统中等待处理的信息，电话交换系统中的电话呼叫…
❖ 永久实体：永久性的驻留在系统中的实体。比如超市系统中的服务员， 以及售票员、加工设备、计算机设备、电话交换机…
❖ 系统状态的变化是由实体的状态变h 化产生的.
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b. 事件(Event)
❖ 以超市购物系统为例：
[例1] 某超市西南科技大学分店，共有8个服务台供顾客结帐， 营业时间为9：00 – 22：00，顾客选购完商品到服务台结帐的 时间是随机的，而且各自独立，每位顾客接受服务的时间长短 也是随机的。描述该系统的状态，可以是：
服务台的状态：忙，闲
顾客排队等待的队长：0，1，2，…
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1.3 离散事件建模的步骤
d）. 输出函数的确定
在建立了系统模型的基础上，还需要确定输出函数。 根据仿真目的统计计算出反应系统性能的数据，这些 数据就是系统的输出。
离散事件系统仿真技术与实例
离散事件系统仿真技术与实例概述离散事件系统仿真是一种模拟离散事件的技术，通过模拟系统中的事件和它们之间的相互作用来分析和优化系统的性能。
在实际应用中，离散事件系统仿真可以用于评估不同策略的效果，预测系统的行为，甚至设计新的系统。
本文将介绍离散事件系统仿真的基本原理和常用方法，并通过实例进行演示，帮助读者深入了解该主题。
离散事件系统仿真的基本原理离散事件系统仿真基于以下几个基本原理进行模拟：1. 离散事件离散事件是指在系统中发生的具体事件，它们可以是系统内部的操作，也可以是外部的输入。
离散事件系统通过跟踪和处理这些事件来模拟系统的运行过程。
2. 事件驱动仿真离散事件系统仿真是一种事件驱动的仿真方法。
系统在仿真过程中，根据当前的状态和已经发生的事件，确定下一个要处理的事件，并执行相应的操作。
这种方法可以更加准确地模拟实际系统的行为。
3. 随机性离散事件系统仿真通常包含一定的随机性。
系统中的事件往往是基于概率模型，具有一定的随机性。
这使得仿真结果更加真实，能够反映系统在不同条件下的不确定性和变化性。
4. 时间推进离散事件系统仿真通过推进时间来模拟系统的运行。
仿真过程中，系统的时间可以是离散的，也可以是连续的。
根据实际系统的特点，选择合适的时间推进策略对系统进行仿真。
离散事件系统仿真的方法和工具1. 事件扩展Petri网方法事件扩展Petri网是一种常用的离散事件系统仿真方法。
它将Petri网模型与离散事件模型结合起来，能够较好地描述事件之间的相互作用和系统的行为变化。
2. Agent-based仿真方法Agent-based仿真是另一种常用的离散事件系统仿真方法。
它将系统的各个组成部分建模为独立的智能体，并模拟它们之间的相互作用和决策过程。
Agent-based仿真在复杂系统的建模和分析中具有较好的灵活性和可扩展性。
3. 常用工具在离散事件系统仿真中，有许多常用的工具可供选择。
例如，Arena是一款功能强大的商业仿真软件，提供了丰富的建模和分析功能。
离散事件系统仿真方法
离散事件系统仿真方法离散事件系统仿真方法（DES）是一种表达系统行为的数学模型，在计算机科学和工程领域中得到广泛应用。
DES主要用于对系统的离散事件进行建模和模拟，离散事件是系统中可以显著影响系统行为的事件，这些事件的发生时间是离散的，它们之间是分开的。
下面介绍几种常用的离散事件系统仿真方法：1. 事件列表驱动（Event List Driven）：事件列表驱动方法是最基本的 DES 方法。
在这种方法中，所有可能发生的事件都被列在一个事件列表中，事件按照发生的时间顺序排列。
仿真器会检查事件列表中最早发生的事件，并将系统状态更新到该事件发生的时间点。
然后仿真器会触发该事件，并处理该事件引发的状态变化。
2. 过程导向（Process Oriented）：过程导向方法是一种更高级的DES 方法。
在这种方法中，系统被分解为一系列并发的过程，每个过程负责处理一类事件。
过程之间通过消息传递进行通信和同步。
仿真器会根据系统的当前状态选择一个过程，并将事件分发给该过程进行处理。
过程在处理事件时可以触发其他事件。
3. 状态类（State-based）：状态类方法是一种根据系统状态的改变来驱动仿真的方法。
在这种方法中，系统的状态由一组状态变量来表示，仿真器会根据系统当前状态和一组状态转移规则来选择下一个事件的发生时间和类型。
状态类方法更适合描述那些状态随时间变化比较复杂的系统。
在进行离散事件系统仿真之前，需要确定系统中所有可能发生的事件和它们的发生时间。
一般来说，确定事件和发生时间是根据系统的规范和需求来完成的。
此外，仿真器还需要记录和输出仿真结果，以便进行分析和评估。
离散事件系统仿真方法在很多领域都有应用。
例如，在运输领域，可以使用DES方法来优化交通流量和路网规划。
在制造业中，可以使用DES 方法来优化生产线的布局和调度。
在通信领域，可以使用DES方法来评估无线网络的性能和信道分配策略。
综上所述，离散事件系统仿真方法是一种用于模拟和分析系统行为的重要工具。
离散事件系统建模和仿真
离散事件系统建模和仿真一、介绍离散事件系统（DES）是由一些离散事件组成的系统，其中每个事件在时间上单独发生。
相比于连续系统，离散事件系统更适用于那些事件是离散的、不规则的、或者随机发生的系统。
离散事件系统建模和仿真是对这类系统进行分析和设计的过程，通过这些方法可以更好地理解和预测系统的行为，进而通过优化策略来提高系统的效率和性能。
本文将详细介绍离散事件系统建模和仿真的过程，包括系统建模、模拟和结果分析等方面的内容。
二、离散事件系统的建模离散事件系统建模是指将一个复杂的离散事件系统转化为一种简单的数学模型，以便于进一步的分析和设计。
其基本思路是将系统中的各种事件抽象出来，并对它们的相互关系进行建模和描述。
1.系统建模的基本方法离散事件系统的建模可以使用不同的数学工具，其中最常用的是Petri网、时序图和状态转换图。
（1）Petri网Petri网是一种用于描述离散事件系统的数学工具，其基本思想是将系统中的各种事件抽象成为“事务所（Place）”和“变迁（Transition）”两种基本元素，并通过“输入库所”和“输出库所”等逻辑关系来描述它们之间的交互关系。
（2）时序图时序图（Sequence Diagram）是UML中的一种建模工具，它是用于描述系统中对象之间的交互关系和时间顺序的图形。
通过时序图可以清楚地描述系统中各个事件的执行顺序和相互关系。
（3）状态转换图状态转换图是一种用于描述系统状态及其转移关系的图形工具。
通过状态转换图可以清楚地描述系统从一个状态转换到另一个状态时所需的条件和操作，有助于深入理解系统的行为和设计流程。
2.离散事件系统建模的步骤离散事件系统建模通常需要经历下面的几个步骤：（1）定义系统范围确定模型应涵盖的系统范围，并定义所需的资源和参数，以便进行建模和仿真。
（2）设定事件种类将系统中的事件抽象成离散事件，并对每种事件进行详细的定义和描述。
（3）建立转移关系根据系统的事件种类和执行流程，建立各个事件之间的转移关系模型，以便描述它们之间的交互关系。
离散事件系统的建模及仿真
离散事件系统的建模及仿真离散事件系统（DES）是由一组离散的事件组成的系统，这些事件发生的时间是不连续的，而是符合某些随机分布的。
其中最典型的例子就是计算机网络系统和制造业系统。
为了研究系统的行为和性能，需要进行建模和仿真。
一、离散事件系统模型离散事件系统模型主要分为：1. 离散时间模型离散时间模型将时间视作离散的时间点，系统状态在各个时间点之间发生变化。
变化是由离散事件引起的。
2. 连续时间模型连续时间模型将时间视作连续的时间流，系统状态是在时间流中按照连续方式演化的。
如具有阶段性和可重复性的工业生产过程。
3. 混合时间模型混合时间模型同时兼具离散和连续的特点。
如涉及到无线网络时，用户的驻留时间属于连续时间，用户数量的变化属于离散事件。
二、离散事件系统仿真离散事件系统仿真一般采用事件驱动的方法。
将系统分为若干模块，在每个模块中，定义被模拟的事件，并计算事件发生的时间和所带来的影响。
事件驱动仿真的主要思路是：1. 仿真的初期，将系统的状态初始化为所设定的状态，用“时钟”来模拟时间。
2. 仿真系统通过时钟来不断加倍地运行，等到仿真过程中需要出现事件的时候，就跳出当前仿真的运动，而声明事件的发生时间。
3. 标记事件后，仿真系统可以基于某种策略对事件进行排队，然后按照时间的先后顺序进行运行。
4. 在仿真的过程中，会根据发生的事件得出相应的结果，保存在仿真结果的数据结构中，用于后续的仿真分析。
离散事件系统仿真时要注意的地方：1. 对于大型系统，由于其状态空间太大，会导致模型的运行时间过长，从而影响仿真的效率。
2. 因为模型已经不仅仅是数学模型而是物理模型，所以需要考虑仿真结果的表示方法。
3. 仿真结果的分析是非常必要的，而且分析需要进行统计，统计方法必须要掌握。
三、离散事件系统的应用1. 计算机网络系统计算机网络系统中涉及到的很多问题都可以使用离散事件系统模型进行仿真。
如路由选择问题、网络拥塞问题、网络性能评估等。
离散事件系统仿真技术与实例
离散事件系统仿真技术与实例一、概述离散事件系统仿真技术是一种基于计算机模拟的方法，用于研究各种系统的行为和性能。
它可以模拟系统的运行过程，预测未来的行为和结果，并提供有关系统改进的建议。
本文将介绍离散事件系统仿真技术及其应用，并提供一个实例以说明其在实践中的应用。
二、离散事件系统仿真技术1. 基本概念离散事件系统是由一系列离散事件组成的系统，其中每个事件都会导致系统状态发生变化。
离散事件仿真是指通过模拟这些事件来模拟整个系统的运行过程。
2. 仿真流程离散事件仿真通常包括以下步骤：（1）建立模型：根据实际情况建立一个数学或逻辑模型。
（2）确定参数：确定输入参数和初始状态。
（3）编写代码：编写程序代码以实现所建立的模型。
（4）运行仿真：运行程序并观察输出结果。
（5）分析结果：分析输出结果并对模型进行调整。
3. 仿真工具目前市面上有许多用于离散事件仿真的工具，如Arena、Simul8、AnyLogic等。
这些工具提供了图形化界面，使得模型的建立和运行更加方便。
三、离散事件系统仿真实例1. 实例背景某快递公司需要优化其分拣中心的运作效率。
分拣中心有多个分拣站，每个分拣站都有多个工人。
每个工人可以处理不同种类的包裹，但处理速度不同。
2. 模型建立（1）建立实体：将分拣站和工人作为实体。
（2）确定事件：将到达分拣站的包裹到达和离开、工人开始和结束处理等事件作为仿真事件。
（3）确定参数：确定每个分拣站的初始状态、到达时间和处理时间等参数。
（4）编写代码：使用Arena进行模型编写，并设置仿真参数。
（5）运行仿真：运行程序并观察输出结果。
（6）分析结果：根据输出结果对模型进行调整，如增加或减少工人数量等。
3. 结果分析通过模拟，我们可以得出一些结论，如：（1）增加工人数量可以提高整个系统的处理效率。
（2）合理安排不同种类包裹的处理顺序可以缩短平均处理时间。
（3）在高峰期增加一些临时工可以提高系统的处理能力。
四、总结离散事件系统仿真技术是一种非常有效的研究系统行为和性能的方法。
离散事件系统仿真
FTF-10
一、离散事件系统仿真基本原理
（二）离散事件系统仿真的基本元素
7、 仿真钟
用于表示仿真时间的变化。 不需要作离散化处理：离散事件系统的状态本来就 只在离散的时间点上发生变化。
▲ ▲ 步长是随机的：引起状态变化的事件发生时间呈随机
性。
可以跨过”不活动“周期：两个相邻发生的事件之间 系统状态不会发生任何变化。
2、进队出队仿真
在当前顾客到达时刻，根据系统内已有的顾客数来 确定是否接纳该顾客，若接纳，则根据前一顾客的离 开时刻来确定当前顾客的等待时间、离开时间和标志 位；若拒绝，则标志位为0.
FTF-16
三、单服务台排队系统模型和仿真原理
（二）单服务台排队系统 仿真原理 3、仿真过程流程图表示
FTF-17
▲
FTF-11
一、离散事件系统仿真基本原理
（二）离散事件系统仿真的基本元素
8、规则
用于描述实体之间的逻辑关系和系统运行策略的逻辑 语句和约定。 例如：
■ 先到先服务 ■ 后到先服务 ■ 服务时间最短的先服务 ■ 优先级最高的先服务
FTF-12
二、离散事件系统仿真基本步骤
1、系统建模：用流程图描述，反映永久实 体对临时实体的作用及相互间的逻辑关系。 关键是确定随机变量的模型 2、确定仿真算法法：产生随机变量及确定 仿真建模策略。 ◆ 事件调度法：面向事件建立仿真模型 ◆ 活动扫描法：面向活动建模 ◆ 进程交互法：面向进程建模 3、建立仿真模型：定义状态变量、事件、 活动及进程 4、仿真程序设计：仿真语言 5、仿真程序运行 6、仿真结果分析：统计结果及可信度分析
离散事件系统仿真
—基于MATLAB的单服务台排队系统仿真
内容
1.
离散事件系统仿真和控制方法研究
离散事件系统仿真和控制方法研究离散事件系统（DES）是一种重要的系统模型，它可以描述那些离散的、间断的、非连续的实时事件。
该模型广泛应用于控制、通信、制造、交通等领域，因此，对离散事件系统进行仿真和控制方法的研究具有重要的实用价值和理论意义。
一、离散事件系统的基本概念和模型离散事件系统是指由一系列离散的事件决定系统的运行，这些事件可以是控制执行、状态变化、信号传递等。
离散事件系统的特点是有限状态，离散输入和输出以及事件驱动的转移。
其中，状态是描述系统的关键变量，离散输入包括控制信号和外部信号，离散输出是指对外部环境产生的响应。
离散事件系统的建模可以使用自动机、Petri网、时序逻辑、时序Petri网等方法。
自动机是状态转移图，用于描述系统的状态集合、转移函数和事件响应规则。
Petri网是用于描述并行系统的重要工具，包括异步和同步并发。
时序逻辑用于描述时序性质和序列逻辑。
时序Petri网是一种时序逻辑和Petri网的组合，能够描述复杂的时序异步系统。
二、离散事件系统仿真方法离散事件系统仿真是指为了验证离散事件系统模型的正确性和可行性而进行的模拟实验。
离散事件系统仿真包括离散事件系统的建模、仿真环境的构建和仿真算法的设计等。
离散事件系统的建模是仿真的基础，通过选择适当的模型和建立正确的状态转移关系，能够提高离散事件系统仿真的准确性和效率。
仿真环境的构建包括仿真系统的硬件和软件环境，硬件环境涉及计算机、控制设备等，软件环境包括仿真程序设计和仿真平台选择等。
仿真算法的设计包括随机事件仿真、时序仿真、优先级搜索等方法。
三、离散事件系统控制方法离散事件系统控制是指通过对离散事件系统的严格控制来实现所需的控制策略和目标。
离散事件系统控制包括状态控制和事件控制两个方面。
状态控制是指通过对离散事件系统的状态进行控制来达到所需的控制目标。
离散状态控制方法包括平衡控制、周期控制、自适应控制等方法。
事件控制是指通过对离散事件进行控制来实现所需的控制策略和目标。
离散事件系统仿真方法简介
离散事件系统仿真方法简介摘要：本文介绍了离散事件系统仿真研究的方法，并结合编组站到达场作业仿真系统，阐述了仿真研究的过程。
在离散事件系统仿真研究中，介绍了实体、事件和仿真时钟等概念，并对仿真时钟的推进方法等时间步长法和事件步长法进行了详细说明。
在仿真研究的过程中，结合编组站到达场作业仿真系统，介绍了利用计算机对作业过程进行仿真的方法。
关键词：离散事件；系统仿真；Abstract: This paper introduces thesimulation method ofdiscrete eventsystem,combined with themarshalling stationarrived at the stationoperation simulation system,thesimulationresearch.In the simulationof discrete eventsystem,introduces the entity,event and thesimulation clockconcept,and the simulationclock pushingmethod oftime stepmethod andstep methodis described in detail.Inthe simulation,with thestation at thefieldoperation simulationsystem of marshalling,introduced the method ofusing computerto simulate theworking process.Keywords:discrete eventsystem simulation;运用模型研究客观事物，是人类自古以来一直沿用的研究方法。
这种方法是利用相似原理，运用物理模型模仿被研究的系统。
对于一个系统来说，它与外部环境之间或其组成部分之间，存在一定的数学和逻辑关系。
离散事件系统的建模与仿真
离散事件系统的建模与仿真离散事件系统（DES）是一种常见的系统类型，它由一些离散的元素组成，这些元素之间通过离散事件相互作用。
模拟离散事件系统需要进行组成部分的构建和描述，一般采用离散事件系统建模和仿真的方法。
离散事件系统建模离散事件系统建模通常采用时序图和状态转换图两种方式来进行表示。
其中，时序图是一种形象化的描述方式，它按时间顺序展示系统中事件的发生，并说明各事件的相对顺序。
时序图的每个事件表示一个操作，其它一些描述信息可以通过各种形式进行附件表示。
而状态转换图描述了离散事件系统的状态以及外部事件、系统开始和结束等。
具体的来说，在模拟系统中，每个离散事件的发生和动作都必须被记录下来。
一般地，采用有限状态机（FSM）建模来实现对于系统状态的描述。
因为有限状态机的处理方式非常高效，能够生成有效的代码，也更容易被人所理解。
离散事件系统仿真仿真是一种用于实验和分析的方法，它在系统没有完全建成之前，可以先对模型进行分析和检查。
仿真是一种虚拟现实技术，可以在模型中重现所关注的事件和对象，以便进行分析和测试。
仿真需要将之前建立的时序图和状态转换图扩展为一个可以进行计算和处理的状态空间。
简单说，仿真就是可以对建立模型进行计算，得到仿真结果的模拟过程。
在仿真过程中，用户可以任意改变系统中所需要的条件和参数值，也可以选择与系统进行交互，以检测所关注行为是否能够按预期的方式发生。
这样才能对系统进行精细优化，以满足设计要求。
离散事件系统常见的仿真软件有 MATLAB、Simulink、Matlab/Simulink、Python、Devs、Arena等。
其中，MATLAB/Simulink因其功能强大、便于获取和学习以及广泛应用在仿真领域，得到大多数人的青睐。
总结离散事件系统建模和仿真是一种必要的方法，因为采用这种方法可以帮助用户更准确地了解设计，修改和优化现实系统的行为，并且将设计过程变得更加灵活、可靠和可预测。
离散事件系统模拟与仿真技术
离散事件系统模拟与仿真技术离散事件系统模拟与仿真技术是一种重要的方法，用于研究和分析离散事件系统的行为和性能。
它在众多领域中具有广泛的应用，例如交通系统、生产制造、通信网络等。
本文将介绍离散事件系统模拟与仿真技术的概念、原理和应用，并探讨其在实际中的意义。
一、概念与原理1.1 离散事件系统模拟的概念离散事件系统模拟是一种以时间为离散单位，模拟和验证系统中离散事件的发生顺序和时间间隔的方法。
它通过建立模型，模拟系统中事件的发生和处理过程，以便分析和评估系统的性能。
1.2 离散事件系统仿真的原理离散事件系统仿真是通过对系统进行一系列仿真实验，观察和记录系统中事件的发生顺序、时间间隔和处理方式，以推测和评估系统的整体性能。
仿真技术通常使用计算机程序来模拟和分析系统的行为。
二、应用领域2.1 交通系统仿真交通系统是离散事件系统的典型应用领域之一。
通过仿真交通系统，我们可以模拟车辆的行驶、交通信号灯的变化、交通拥堵等情况，以评估不同交通管理策略的效果，为改善交通流量和减少交通事故提供决策支持。
2.2 生产制造仿真离散事件系统模拟与仿真技术在生产制造领域中也得到了广泛应用。
通过对生产线的建模和仿真，我们可以优化生产过程，提高生产效率，减少生产成本。
同时，仿真还可以帮助我们预测和评估不同工艺参数对生产线性能的影响。
2.3 通信网络仿真通信网络是现代社会中无处不在的基础设施之一。
离散事件系统仿真技术可以用来模拟和评估网络中信息传输的延迟、丢失等情况，以优化网络拓扑、提高网络吞吐量和稳定性，为更好地满足用户需求提供参考。
三、意义与挑战离散事件系统模拟与仿真技术在实践中具有重要的意义，可以帮助我们更好地理解和分析复杂系统的行为和性能。
通过仿真实验，我们可以不必直接操作实际系统，就能够通过模拟和分析获得系统的性能参数，评估系统的优化策略。
然而，离散事件系统模拟与仿真技术也面临着一些挑战，例如建模的准确性、仿真模型的复杂性和仿真结果的可靠性等方面。
系统建模与仿真-第五章离散事件系统仿真原理
第五章 蒙特卡罗方法与随机数Monte-Carlo 方法是离散事件系统仿真的工具，随机抽样是实现蒙特卡罗方法仿真实验的基本手段。
随机抽样需产生随机数。
本节讨论Monte-Carlo 方法的原理及基本步骤，产生随机数的基本方法及其检验。
第一节 蒙特卡罗（Monte-Carlo ）方法Monte-Carlo 方法也称随机抽样(random sampling)法，或统计实验（statistical testing ）方法。
蒙特卡罗方法属于试验数学的一个分支，源于早期用几率近似概率的数学思想，即当实验次数充分N 多时，某一事物发生的概率为 Nnp ≈（5.1.1） 蒙特卡罗方法利用随机数进行统计试验，以求得均值、概率等特征值作为待解问题的数值解。
这一方法的提出，始于二次世界大战期间研制原子弹的“曼哈顿计划”，数学家冯.诺依曼和乌拉姆研究裂变物质的中子随机扩散的模拟，用摩洛哥赌城蒙特卡罗作为这项秘密工作的代号。
用赌城比喻仿真，贴切而又风趣，得到广泛的认同，于是将计算机随机仿真方法称为蒙特卡罗方法。
蒙特卡罗方法的基本思想是：为求解数学、物理、工程及生产管理等方面的问题，首先建立一个概率模型或随机过程，使它的参数等于问题的解；然后通过对模型或过程的观察或抽样试验来计算所求随机参数计算所求随机参数的统计特征，最后给出所求解的近似值。
蒙特卡罗方法以概率统计理论为其主要理论基础，以随机抽样为主要手段。
当所研究问题涉及某种事物发生的概率，或某一随机变量的数学期望，或其它数字特征时，则可通过实验方法得到事件发生的样本均值或样本频率等特征值。
只要实验次数足够多，则可通过统计推断获得样本参数代表总体参数的特征值。
【例5.1.1】射击弹着点到靶心的距离r 是一随机变量，设其分布密度函数为f (r )，若射中r 的得分为Y ，Y 与r 的关系为g (r )，即 )(r g Y = Y 也是随机变量，其数学期望为⎰⎰∞∞-∞∞-⋅=⋅=dr r f r g dr r f Y Y E )()()()(若N 次射击的弹着点为 N r r r ,,,21 则N 次射击的平均值为∑∑====N i i N i i r g N y N Y 11)(11 当射击次数N 足够多时，上述平均值可作为数学期望E (Y )的近似值。
离散事件系统建模与仿真
离散事件系统建模与仿真离散事件系统（Discrete Event System，DES）是由若干个离散事件组成的动态系统，其状态在离散时间点上发生改变。
通常情况下，离散事件系统包含若干个事件交互的组件，这些组件在某些时刻可以发出事件和接收事件，从而引起系统状态的改变。
离散事件系统的建模和仿真是一项重要的技术，可以帮助我们理解和优化离散事件系统的行为。
离散事件系统的建模是指将离散事件系统抽象成为数学模型，以便于进行分析和仿真。
离散事件系统的建模可以采用多种形式，例如时序图（Sequence Diagram）、Petri网（Petri Net）、有限状态自动机（Finite State Automaton）、队列网络（Queueing Network）等。
不同的建模形式在描述离散事件系统行为时有不同的优缺点，需要根据具体问题的需求进行选择。
时序图是描述离散事件系统动态行为的一种图形化语言。
时序图中，系统的状态用矩形时间段表示，两个状态之间的转换用箭头表示，箭头的标签表示事件类型。
时序图的优点是简单易懂、易于绘制，适合描述事件序列。
但时序图的缺点是描述状态之间的关系比较困难，不易于表示并发事件。
Petri网是一种独特的模型，由传统有向图和各类有限状态自动机组合而成。
Petri网的节点表示状态，变迁则表示事件。
有向边称之为弧，其分为两类：前向弧和后向弧。
前向弧将变迁连接到状态，后向弧则将状态连接到变迁。
使用Petri网进行离散事件系统的建模可以描述事件之间的因果关系，能够直观地反映各事件之间的并发关系和互斥关系。
但是，Petri网模型通常较复杂，不利于模型的分析和优化。
有限状态自动机是一类重要的离散事件系统建模形式，通常使用状态转移图或状态转移表来描述系统行为。
有限状态自动机的节点表示状态，边表示状态之间的转移关系，标签表示事件的类型。
有限状态自动机可以用于描述不同类型的系统行为，例如决策过程、控制逻辑、协议规范等。
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5.2 仿真时钟推进机制
下次事件时间推进机制能在事件发生的时刻捕捉到发生的事件， 下次事件时间推进机制能在事件发生的时刻捕捉到发生的事件， 不会导致虚假的并发事件，精度高。 不会导致虚假的并发事件，精度高 下次事件时间推进机制取消了不必要的计算和判断，有利于提 高仿真的效率。 采用下次事件时间推进机制时，仿真效率主要取决于要发生的 采用下次事件时间推进机制时， 事件数，即取决于被仿真的系统，用户无法控制调整。事件数 事件数，即取决于被仿真的系统 越多，发生得越频繁，仿真效率就越低。 对于仿真时间内事件大量发生的系统， 对于仿真时间内事件大量发生的系统，下次事件时间推进机制 的仿真效率有可能比固定步长时间推进机制的仿真效率还低。 的仿真效率有可能比固定步长时间推进机制的仿真效率还低。 对长时间内只发生少量事件的系统仿真， 对长时间内只发生少量事件的系统仿真，采用下次事件时间推 进机制能获得高效率。 进机制能获得高效率。 第32页 32页
5.2 仿真时钟推进机制
仿真时间推进机制（ 仿真时间推进机制（time advance mechanism）是指在仿真进 程中将仿真时间从一个时刻推进到另一个时刻的方法，以便 模拟动态系统的运行过程。 仿真时间推进机制的种类、仿真时间单位所代表的实际时间 的长短，直接影响仿真效率和仿真结果的有效性。 离散事件系统仿真的时间推进机制： 固定步长时间推进制（ 固定步长时间推进制 fixed-increment time advance mechanism） 下次事件时间推进机制（next event advance mechanism） 下次事件时间推进机制 混合时间推进机制（mixed time advance mechanism） 混合时间推进机制 第25页 25页
5.1 制造系统仿真的调度策略
进程： 进程：
进程是有序的事件与活动组成的过程，它描述了其中的事件、 进程是有序的事件与活动组成的过程，它描述了其中的事件、 活动的相互逻辑关系和时序关系。 活动的相互逻辑关系和时序关系 例如：一种物品进入仓库，经过在货位的存储，直到从仓库中 出库，物品经历了一个进程。
5.1 制造系统仿真的调度策略
活动扫描法不断扫描系统，检验哪些活动可以激发，哪些活 动继续保持，哪些活动可以终止。 活动扫描法的基本思想： 活动扫描法的基本思想 • 用各实体时间元的最小值推进仿真时钟； • 按优先序执行激活实体的活动处理，使测试通过的事件得以 发生； • 改变系统状态，确定相关事件的发生时间。 “活动处理”是活动扫描法的基本处理单元。 活动处理”是活动扫描法的基本处理单元。 第12页 12页
事件调度法仿真模型中总控程序的任务：
（2）事件辨识 事件辨识：辨识将要发生的事件 事件辨识 （3）事件执行 事件执行：执行当前发生的事件，将已发生的事件从事 事件执行 件表中移出 第9页
5.1 制造系统仿真的调度策略
② 活动扫描法（activity scanning） 活动扫描法（ scanning） 事件调度法是一种预定事件发生时间 预定事件发生时间的策略，仿真模型中必 预定事件发生时间 须预定系统中最先发生的事件，以便启动仿真进程。 此外，事件处理子程序中除要修改系统状态外，还要预定本类 事件的下一事件将要发生的时间。因此，该方法对活动持续时 间确定的系统较为方便。 当事件的发生不仅与时间有关，并且只有在满足某些条件才发 生的系统而言，由于系统活动的持续时间不确定，无法预定活 动的开始或终止时间，事件调度法就存在不足。 第10页 10页
仿真时钟是离散系统系统仿真中的重要术语，它决定着仿真 仿真时钟 事件的推进机制、仿真精度和仿真效率。 第5页
5.1 制造系统仿真的调度策略
① 事件调度法（event scheduling） 事件调度法（ scheduling） 事件（ 事件（event）是离散事件系统的基本概念，事件的发生引起 ） 系统状态的改变。 事件调度法（ 事件调度法（event scheduling）以事件为分析系统的基本单 ） 位，通过定义事件、事件发生的时间顺序及其系统状态的变化， 并以事件来驱动仿真模型的运行。 仿真模型中的事件存放于“事件表 事件表”中，通过时间控制模块从 事件表 事 仿真时钟，并调用与该事件 件表中选择最先发生的事件；重置仿真时钟 仿真时钟 对应的事件处理模块；更新系统状态，决定未来将要发生的事 件；当当前事件结束后，返回时间控制模块；重复事件的选择 与处理，直到仿真结束。 第6页
5.1 制造系统仿真的调度策略
活动: 活动
活动是事件与事件之间的过程，是系统状态转移的标志 活动是事件与事件之间的过程，是系统状态转移的标志。 例如：仓储“物品到达”是一个事件，该事件的发生可能会使 仓 储系统的货位从“空闲”状态变为“非空闲”状态。从“物品 到达” 事件直到“物品取出”，物品都处在货位中存储的状态，即处 于 “存储”活动中。因此，“存储”活动的开始和结束标志着物 品的 到达和离去，标志着货位的空闲与非空闲的转变。 第3页
固定步长时间推进机制原理框图
T：仿真时钟 ∆t：步长
第27页 27页
5.2 仿真时钟推进机制
第28页 28页
5.2 仿真时钟推进机制
固定步长时间推进机制的特点： 固定步长时间推进机制的特点 • 每次步长推进，都要进行事件检查，占用计算和判断的时间， 影响仿真效率。步长 越小，问题越严重 步长∆t越小 步长 越小，问题越严重。 • 该机制将发生在同一步长内的事件都视为发生在该步长的末 尾，即认为它们是同步的。由此产生误差，影响仿真精度。 步长∆t越大 误差越严重。 越大， 步长 越大，误差越严重
第17页 17页
5.1 制造系统仿真的调度策略
第18页 18页
5.1 制造系统仿真的调度策略
进程交互法的特点： 进程交互法的特点 为每个实体建立一个进程，以反映某个实体从产生开始到 结束为止的全部活动。
第19页 19页
5.1 制造系统仿真的调度策略
顾 客 排 队 进 程 模 型
模型说明： 模型说明 • 服务员两名， 队列一条 • “∆”表示某顾客产生的时刻，也为相应进程开始的时刻； • “⋲”表示某顾客离去的时刻，也为相应进程撤销的时刻； • 符号“X”表示排队顾客开始接受服务的时刻； • 虚线表示进程的排队时间； • 波纹线表示顾客得到服务的时间。 20页 第20页
5.1 制造系统仿真的调度策略
进程交互法的基本思想： 进程交互法的基本思想 • 通过所有进程中时间值最小的无条件延迟复活点来推进仿真 时钟；
• 当时钟推进到一个新的时刻点后，如果某一实体在进程中解 锁，就将该实体从当前复活点一直推进到下一次延迟发生仿真的调度策略
第五章 离散事件系统仿真方法
第1页
5.1 制造系统仿真的调度策略
事件、活动 进程 事件 活动、进程 活动 进程是描述离散系统状态变化的基本术语。
事件: 事件
事件是引起系统状态转变的行为和起因， 事件是引起系统状态转变的行为和起因，是系统状态变化的 驱动力。 驱动力 例如：仓储系统中物品的入库到达是一个事件，物品的出库离 去是另一个事件。 此外，仿真模型中还存在程序事件，即根据需要设定的事件。 程序事件，即根据需要设定的事件 程序事件 例如：在仿真过程中为了使仿真结束，专门定义一个事件，使 其终止仿真。 第2页
合理确定∆t，是固定步长时间推进机制中的重要问题。
第29页 29页
5.2 仿真时钟推进机制
下次事件时间推进机制： 下次事件时间推进机制：仿真时钟按照下一个事件预计将要发 生的时刻，以不等的时间间隔向前推进 以不等的时间间隔向前推进。即仿真时钟每次都跳 以不等的时间间隔向前推进 跃性地推进到下一事件发生的时刻上去。
5.1 制造系统仿真的调度策略
活动扫描法仿真的基本过程： 活动扫描法仿真的基本过程
第13页 13页
5.1 制造系统仿真的调度策略
第14页 14页
5.1 制造系统仿真的调度策略
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5.1 制造系统仿真的调度策略
面向活动仿真模型总控程序的算法结构包括： ① 时间扫描 ② 活动例程扫描 由于事件直接影响系统状态，活动扫描要反复进行，包括确 定事件和条件事件。
5.2 仿真时钟推进机制
固定步长时间推进机制：在仿真过程中仿真时钟每次递增一 固定步长时间推进机制 个固定的步长。该步长在仿真开始之前，根据模型特点确定， 在仿真过程中保持不变。 该推进方式要求每次推进都要扫描所有正在执行的活动，以 检查此时间区间内是否有事件发生。
第26页 26页
5.2 仿真时钟推进机制
第23页 23页
5.1 制造系统仿真的调度策略
进程交互法兼有事件调度法和活动扫描法的特点，但其算法 比两者更为复杂。根据进程交互法建立的仿真模型称为面向 面向 进程的仿真模型。 进程的仿真模型 面向进程仿真模型总控程序设计采用两个事件表： 面向进程仿真模型总控程序设计采用两个事件表： 未来事件表（ List，FEL） 未来事件表（Future Event List，FEL） 当前事件表（ List，CEL） 当前事件表（Current Event List，CEL） 面向进程仿真模型总控程序步骤： 面向进程仿真模型总控程序步骤： 未来事件表扫描。 FEL的实体记录中检出复活时间最小的实 未来事件表扫描。从FEL的实体记录中检出复活时间最小的实 体，并将仿真时钟推进到该实体的复活时间； 并将仿真时钟推进到该实体的复活时间； 移动记录。将FEL中当前时间复活的实体记录移至CEL中； 移动记录。 FEL中当前时间复活的实体记录移至CEL中 中当前时间复活的实体记录移至CEL 当前事件表扫描。 当前事件表扫描。 第24页 24页
事件、 事件、活动与进程之间的关系 第4页
5.1 制造系统仿真的调度策略
与事件 活动 进程 事件、活动 进程相对应，离散事件系统的仿真策略可以 事件 活动、进程 分为：事件调度法、活动扫描法、进程交互法 事件调度法、 事件调度法 活动扫描法、进程交互法等。