系统仿真课程总结

第一题：名词解释
1.实体：一个系统边界内部的客观对象（永久性、临时性）；
2.属性：系统实体的特性；
3.活动：是占用一定时间和资源，导致系统状态发生改变的一定过程；
4.系统状态：是指在某时间点对系统的所有实体、属性和活动的描述；
5.事件：是引起系统状态发生瞬间变化的事实；（时间事件、状态事件）；
6.时钟：仿真时间是按照仿真时钟来显示的；
7．因子：是系统的输入变量，由数量因子和质量因子组成；
8．因子的水平：模拟输入变量的可能取值或质量因子可取的方案；
9．处理：在规定水平上的因子组合;
10．时间的推进：是由一个生成时刻推进到下一生成时刻
11．仿真时钟：仿真时间是按仿真时钟来显示的，通常仿真开始时，把仿真时钟定为零。

第二题：简答题
1、系统仿真的作用
1）深入了解和改进现有的实际运行系统
2）节约投资
3）在不同决策方案中择优
2、仿真输出结果分析对仿真的要求是什么?
1）进行模拟研究时，必须做独立的重复运行，使得各次模拟运行的输出结果具有统计上的独立性；
2）模拟必须有足够多的独立运行次数，使得由随机样本得到的点估计尽可能地接近系统的真实参数值。

3、模型的核实、致效的概念
核实：检查仿真程序能否按预期的模型行为进行；
致效：检查仿真模型能否很好地描述真实系统。

4、仿真实验设计要求、2m析因实验设计的特点、基本原理：
1）事先确定模拟的处理方案，用最少的模拟时间得到所需要的模拟输出结果；
2）可以有目的地做模拟实验，避免无目的地或非系统化地做模拟运行，以提高模拟研究效率；
3）进行输入变量的灵敏度分析，即按预先设计的模拟方案作模拟实验，确定哪些变量对输出响应的影响最大;
4）确定最优的变量组合，给出系统的最优响应。

2m析因实验设计中，每个因子只取一个高水平（+）和一个低水平（-）
原理：每个因子都可能对响应有着不同的影响，而且因子之间也可能互有影响。

5、系统仿真的定义、实质
定义：系统仿真就是建立在数学逻辑模型的基础上，通过计算机实验，对一个系统按照一定得决策原则或作业规则由一个状态转变为另一个状态的动态行为进行描述和分析。

实质：
1）模拟是一种数值技术；
2）模拟是一种人工实验手段；
3）计算机可以加速模拟过程和减少误差；
4）模拟是对系统状态在时间序列中的动态写照；
5）大多数的管理系统模拟属于随机性系统模拟。

6、仿真输出结果分析对仿真的要求是什么?
1）进行模拟研究时，必须做独立的重复运行，使得各次模拟运行的输出结果具有统计上的独立性；
2）模拟必须有足够多的独立运行次数，使得由随机样本得到的点估计尽可能地接近系统的真实参数值。

7、仿真的类别和特点
终态模拟：是在规定的事件时间内做模拟运行，并统计系统性能测度的一种模拟方式。

稳态模拟：是指模拟运行时间趋于无穷时，系统的性能测度达到某一极限值且趋于平稳状态的模拟方式。

8、独立重复仿真次数如何确定?
满足那个精度的置信区间所必须得重复运行次数，并且不能过大，否则浪费机时。

9、多方案比较的主要目的和可能结果是什么?（两方案）
多：为了鉴别在模拟运行后的不同方案或多种策略产生性能测度差异的原因，从而达到正确选优的目的。

目的：
1）两方案的平均差别有多大
2）对平均差别的估计精度
3）两个方案是否有显著性差别
可能结果：
设系统性能参数取较小者为优选方案。

（1）若E1-E2的95%置信区间在0的左侧，即至少有95%的把握E1-E2<0，则方案1优于方案2；（2）若E1-E2的95%置信区间在0的右侧，即至少有95%的把握E1-E2>0，则方案2优于方案1；（3）若E1-E2的95%置信区间内含0，则两种方案的优劣难以判断。

10、仿真结果的方差缩减技术的原理、适用情况（公共随机数、对偶变量）
原理：采取与模拟运行有关的统计方法，使模拟输出的方差减小，但不影响其期望值的位置，从而达到用较少的重复次数，得到较小的置信区间和较高的模拟精度。

对偶变量法适用于单一系统模拟的方差缩减技术，对系统作成对运行；
公共随机数法形成完全相关的模拟运行，可用于两系统方案的模拟。

11、系统仿真的类型
物理仿真、模拟机仿真、数字仿真、数字机与模拟机混合仿真、仿真器仿真。

12、独立重复仿真的特点是什么
用相同的输入数据，在相同的初始条件下，用不同的随机数流进行一系列重复的模拟运行。

13、仿真结果的随机性特点
（1）仿真的输出结果是分布特征未知的随机变量
（2）每次仿真运行的结果是对该随机变量所有观察值总体的一次抽样
（3）仿真结果的统计分析应借助数理统计的方法
（4）仿真要保证仿真输出结果（观察值）之间的独立性
14、系统仿真的目的
仿真目的是指仿真者想要通过仿真获取系统的哪些性能信息。

评价系统、方案比较、系统预测、灵敏度分析、系统优化、探求函数关系。

15、为什么进行系统仿真
因为系统是一个复杂的整体，系统模型的建立是个定量的过程，又存在着随机性系统，当遇到一些传统计算方法无法解决的问题，以及进行计算机实验时，就必须要进行系统仿真
16、泊松分布的产生
const int MAX_VAL = 10000;
double U_Rand( double a,double b ) // 均匀分布
{
double x=random( MAX_VAL );
return a + (b - a)*x/(MAX_VAL - 1);
}
double P_Rand( double Lamda ) // 泊松分布
{
double x=0,b=1,c=exp( -Lamda ),u;
do{
u = U_Rand( 0,1 );
b *= u;
if( b >= c )
x ++;
}while( b >= c );
return x;
}
17、仿真的同时事件管理
我们可以规定按顾客的优先级来定同时到达收款台前的顾客的排队顺序，优先级高的排在前面。

在此种情况下，仿真模型应附加在顾客到达入口时为其规定优先级的部分。

18、排队规则：
先入先出、后入先出、优先级、最短工作优先、循环。

19、为什么要进行仿真结果分析：
要想通过模拟仿真得出正确、有效地结论，必须对仿真结果进行科学的分析
20、生成正态分布随机数
Public Function ztRandom(ByVal a As Single, ByVal b As Single)
Dim p As Single
Dim q As Single
Dim i As Integer
Randomize()
q = 0
For i = 1 To 12
p = Rnd()
q += p
Next
q = q - 6
ztRandom = Math.Abs(a * q + b)
End Function
'生成均匀分布随机数
Public Function ABRandom(ByVal a As Single, ByVal b As Single)
Dim x As Single
Randomize()
x = Rnd()
ABRandom = (b - a) * x + a
End Function
生成指数分布随机数
Public Function zsRandom(ByVal a As Single)
Dim x As Single
Randomize()
x = Rnd()
zsRandom = (-1 / a) * Math.Log(x)
End Function
四、论述——系统仿真的应用
结合所学专业，能对某一实际系统运用仿真建模的原理进行系统分析、主要变量（随机变量）的确定和分析、仿真的基本流程设计等。

答：Steps软件是用于模拟乘客微观行为和整体移动效果的仿真软件，可以运用于对城市轨道交通车站内的乘客行为的仿真。

这是一种动态实时仿真技术，是基于计算机辅助设计技术和交互式仿真技术，对连续的状态予以实时描述，反映叠加客流的效果及其对站内设施造成的疏散压力。

该系统中由动态交通实体组成，包括乘客、列车等，其主要参数包括乘客的步行速度、耐性，列车的速度、发车间隔、停站时间等动态特性和乘客的身高、宽度，列车的编组、定员等静态特性。

静态特性用以刻画乘客的自身个性，对轨道交通设施的疏散能力及服务水平有一定影响，动态特性指个体的运动特质，用于合理区分乘客的运动性差异。

客流动态仿真过程一般按照基础设施建模、动态仿真调试、输出结果分析三个基本过程进行。