第五章 离散事件系统仿真(课堂PPT)

离散事件系统 系统的状态仅在离散的时间点上方式变化的系
统，而且这些离散时间点一般是不确定。 面向事件：反映系统各部分相互作用的一些事
件，模型为反映事件状态的数集，仿真结果是 产生处理这些事件的时间历程 连续系统：时间常为均匀间隔计时；系统动力 学模型由表征系统变量间关系的方程描写，结 果常为变量随时间的变化历程
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固定步长时间推进机制原理图
T:仿真时钟 ∆t :步长
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仿真时钟推进机制
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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。 即仿真时钟每次都跳 跃性地推进到下一 事件发生的时刻上去。
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离散事件系统仿真的部件
与结构
离散事件仿真模型都有许多通用的部件，并用 一种逻辑结构将这些部件组织起来以便于编码、 调试。
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部件
系统状态：它由一组系统状态变量构成，用它来描述系统 在不同时刻的状态。
仿真时钟：用来提供仿真时间的当前时刻的变量，它描述 了系统内部的变化。
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典型的离散系统
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订票系统、库存系统、加工制造系 统、交通系统、计算机系统、网络 系统等
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单服务台 排队系统
系统工作时间长度固定 顾客到达时间随机 服务员服务时间随机 工作情况，以决定是否增加服
务台要求通过仿真估计系统
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属性 属性的集合来描述实体的状态 用来反映实体的某些性质
仿真钟推进呈现跳跃性，推进速度具有随机性
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离散系统仿真事例 ——淮安22路公交汽车
始发点：动物园 终点站：枚乘东路 初始事件：从动物园出发 状态：车上乘客数量（随机变量） 活动：两站之间的行驶过程和时间（注意在行
驶过程中状态是不会发生变化的） 事件:到站和离站
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时间表：在仿真过程中按时间顺序所发生的事件类型和时 间对应的一张表。
统计计数器：由于控制与储存关于仿真过程中的结果的统 计信息，在计算机仿真中经常设计一些工作单位来进行统 计中的计数用，这些工作单元就叫做统计计数器。
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定时子程序：该程序根据时间表来确定下一事件，并将仿 真时钟推进到下一事件的发生时间。
✓ 混合时间推进机制（mixed time advance mechanism）
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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。
例：工件开始加工到该工件加工完毕后离开生产 线可视为一个活动，在此过程中机器处于忙状态
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事件
引起系统状态发生变化的行为
离散事件系统本质是由事件驱动的
例：工件的到达，系统状态中机器的状态 可能由闲变为忙，或是队列状态发生变化。 工件加工完毕离开系统，此事件可能使机 器的状态由忙变闲，同时生产线上现有工 件数减一。
仿真时钟的推进机制
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。
Fra Baidu bibliotek 19
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离散事件系统仿真的时间推进机制
✓ 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）
例：单机器加工系统中，工件是临时实体，机器是 永久实体
两者的关系：临时实体按一定规律出现在仿真系统 中，引起永久实体状态变化，又在永久实体作用下 离开系统，如此整个系统呈现出动态变化的过程
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活动 导致系统状态变化的一个过程为活动
活动表示两个可区分事件之间的过程，标志着系 统状态的转移
例：单机器加工过程中，工件是一个实体，材质、 形状、颜色、到达时间、加工时间、离开时间就 是属性
状态
在某一确定时刻，系统的状态是系统中所有实体 的属性的集合
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离散事件系统的基本要素
实体
永久实体：永久驻留在系统中，是系统处于活动的 必要条件
临时实体：仅在系统中存在一段时间，按一定规律 到达
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离散事件系统的特点
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模型的多数变量在一定时间内保持常数，且仅 在某些时刻才发生改变，这些变量称之为逐段 常数变量。
模型的一些变量随着仿真时钟的推进，逐步线 性递减直到为零，这些变量叫做递减时标变量。
模型状态发生变化的时刻，也就是某个递减时 标变量值为零的时刻。
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初始化子程序：在仿真开始时对系统进行初始化工作。
事件子程序：一个事件子程序对应于一种类型的事件，它 在相应的事件发生时，就转入该事件的处理子程序，并更 新系统状态。
仿真报告子程序：在仿真结束后，用来计算和打印仿真结 果。
主程序：调用定时子程序，控制整个系统的仿真过程，并 确定一下事件，产地控制给各事件子程序以更新系统状态。
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进程
相当于系统的子系统，包含若干个事件及活动间的逻辑关 系和时序关系
例：一个工件到达系统→排队→机器为之加工→加工完毕 后离去的过程，可视为一个进程。
事件、活动和进程三者之间的关系如图
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事件、活动和进程三者之间的关系
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仿真时钟
第五章 离散事件系2 统仿真
组员：王茂馨、汤丹、施天娇、 马慧蓉、刘珠珠、刘素瑞、刘 璠、钱漾、蔡跃宇、金臻、景 象
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知识点
基本概念
离散事件的基本要素 离散事件系统仿真模型的部件和结构 离散事件系统特点
仿真时钟的推进机制 离散事件系统仿真策略
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基本概念
离散事件动态系统的状态本来就只在离散时间点上发生变 化，因而不需要进行离散化处理。
离散事件系统一般不以时间推动，但事件间有时序关系， 仿真中仍必须有控制时间的部件
由于引起状态变化的事件发生时间的随机性，仿真钟的推 进步长则完全是随机的
两个相邻发生的事件之间系统状态不会发生任何变化，因 而仿真钟可以跨过这些不活动周期