离散事件

关于离散事件系统仿真的总结

1、离散系统仿真的认识

1.1系统仿真与系统

系统仿真是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算机和各种专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实的或假想的系统进行动态研究的一门多学科的综合性技术口。相似论是系统仿真的主要理论依据。

系统仿真研究的对象是系统。系统是指具有某些特定功能、按照某些规律结合起来、互相作用、互相依存的所有事物的集合或总和。

任何系统都存在三方面需要研究的内容，即实体、属性和活动。实体是存在于系统中的每一项确定的物体。属性是实体所具有的每一项有效的特性。活动是导致系统状态发生变化的一个过程。活动是在一段时间内发生的情况，活动反映了系统的变化规律。存在系统内部的实体、属性和活动组成的整体称为系统的状态。处于平衡状态的系统统称为静态系统，状态随时间不断变化着的系统为动态系统。

根据系统状态的变化是否连续可将系统分为连续系统和离散系统及连续离散混合系统。连续系统的状态变量是连续变化的。离散系统包括离散时间系统和离散事件系统，离散时间系统的状态变量是间断的，但是它和连续系统具有相似的性能，它们的系统模型都能用方程的形式加以描述。

1.2离散事件系统

离散事件系统是指受事件驱动、系统状态跳跃式变化的动态系统。离散事件系统的系统状态仅在离散的时间点上发生变化，而且这些离散时间点一般是不确定的。例如：单人理发馆系统，设上午9:00开门，下午5:00关门。顾客到达时间一般是随机的，为每个顾客服务的时间长度也是随机的。

这类系统中引起状态变化的原因是事件，通常状态变化与事件的发生是一一对应的。事件的发生一般带有随机性，即事件的发生不是确定性的，而是遵循某种概率分布。而且事件的发生没有持续性，在一个时间点瞬间完成。离散事件系统的系统模型不能用方程的形式描述。离散事件系统的研究方法是排队论和运筹论。针对离散事件系统的仿真就称为离散事件系统仿真．

1.3系统模型

系统模型是对实际系统的一种抽象，是系统本质的表述，是人们对客观世界反复认识、分析，经过多级转换、整合等相似过程而形成的最终结果，它具有与系统相似的数学描述形式或物理属性，以各种可用的形式给出研究系统的信息。

系统仿真中所用的模型分为实体模型和数学模型．在离散事件系统仿真中使用的是数学模型．

数学模型包括原始系统数学模型和仿真系统数学模型，原始系统数学建模过程被称为一次建模，是使用数学或其他类似的方法建立相应的模型。仿真系统数学模型是一种适合在计算机上进行运算和试验的模型。仿真系统数学建模过程被称为二次建模。

2、离散事件系统中的基本概念

2.1实体分为两大类：临时实体及永久实体

临时实体：在系统中只存在一段时间的实体。这类实体由系统外部到达系统，通过系统，最终离开系统。

永久实体：永久驻留在系统中的实体。只要系统处于活动状态，这些实体就存在，或者说，永久实体是系统处于活动的必要条件。

临时实体按一定规律不断地到达（产生），在永久实体作用下通过系统, 最后离开系统，整个系统呈现出动态过程。

2.2事件引起系统状态发生变化的行为。从某种意义上说, 这类系统是由事件驱动的。例如：

“顾客到达”为一类事件，顾客到达引起系统状态，服务员的“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（队列人数增加)。

“顾客离去”为一类事件，顾客接受服务完毕后离开系统，服务台“状态”由忙变成闲。

事件表：实现对系统中的事件进行管理，表中记录每一发生了的或将要发生的事件类型,，发生时间，以及与该事件相联的实体的有关属性等等。

2.3活动用于表示两个可以区分的事件之间的过程,，它标志着系统状态的转移。如：顾客的到达事件与该顾客开始接受服务事件之间可称为一个活动——排队活动

2.4进程进程由若干个有序事件及活动组成，一个进程描述了它所包括的事件及活动间的相互逻辑关系及时序关系。

2.5、仿真钟

仿真钟用于表示仿真时间的变化。在离散事件系统仿真中，由于系统状态变化是不连续的，在相邻两个事件发生之前，系统状态不发生变化，因而仿真钟可以跨越这些"不活动"周期。从一个事件发生时刻，推进到下一个事件发生时刻。由于仿真实质上是对系统状态在一定时间序列的动态描述。因此，仿真钟一般是仿真的主要自变量。应指出，仿真钟所显示的是系统仿真所花费的时间，而不是计算机运行仿真模型的时间。因此，仿真时间与真实时间成比例关系。

2.6、 统计计数器

某一次仿真运行得到的状态变化过程只不过是随机过程的一次取样,它们只有在统计意义下才有参考价值。

在仿真模型中, 需要有一个统计计数部件, 以便统计系统中的有关变量。

3、 仿真钟的推进

对于离散事件系统仿真系统，系统的状态

只在离散时间点上发生变化，按照仿真时钟推

进方法的不同，离散事件系统仿真有两种方

法： 时间步长法和事件步长法。

3.1、时间步长法

时间步长法如图一所示也叫固定增量时

间推进法，它预先规定一个时间步长，在模拟

过程中，该时间步长不变。首先选取系统初始

状态作为模拟时钟零点，从t=0开始，每推进

一个时间步长△t ，就遍历系统中所有实体，

判断是否有事件发生， 如果有，就认为它们

发生在△t 的终止处，并相应改变系统的状态，

同时模拟时钟向前推进一个步长； 如果没有，

则系统状态不改变，只将模拟时钟推进一个时

间步长。重复以上过程直到达到预定状态为止 。 图一：时间步长法示意图

3.2 、事件步长法 事件步长法如图二所示，以各个事件发生的时间为增量，按照时间的进展，一步步对系统进行动态模拟。在模拟过程中，先设置系统的初始状态，然后在一系列事件中选取一个最短时间的事件，推进模拟时钟到该事件的发生（或终止）处，使系统的状态发生变化并进行计算和记录；然后，再在一系列事件中选择另一个最短时间的事件。如此继续下去，直到模

拟结束为止。

3、离散事件系统仿真建模

在建立了系统的数学模型后，需要根据计

算机运算特点、仿真方式、计算方法、精度要

求等，将其转换为能够在计算机上运行（或试

验）的仿真模型，即进行仿真建模。在离散事

件系统的仿真建模中，主要应根据随机发生的

离散事件、代表系统中所描述主要对象的实体

流以及仿真时间的推进机制，按照系统的运行

进程来建立仿真模型。