《工程系统分析》教学课件 第5章 模拟技术.ppt

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1、第五章模拟技术模拟技术概述离散事件模拟基础模拟案例分析§5-1模拟技术概述一、模拟及其模型1.模拟的概念模拟==>仿真、模仿真实的系统+模拟的环境条件模拟的系统+真实的环境条件模拟的系统+模拟的环境条件§5-1模拟技术概述一、模拟及其模型1.模拟的概念2.模拟用的模型（1）物理模型根据相似性原理，把真实系统按比例放大或缩小制成的模型，其状态变量与原系统完全相同。§5-1模拟技术概述一、模拟及其模型1.模拟的概念2.模拟用的模型（1）物理模型（2）数学模型用数学方程（或信号流程图、结构图）来描述系统性能的模型。静态模型：变量中不

2、含时间动态模型：变量中含时间§5-1模拟技术概述二、模拟的分类1.物理模拟采用物理模型进行模拟场址选择问题：建一新仓库，其位置为P供应n个工地的用料，工地位置为Pi（i=1，2，…，n）运费近似等于运量与运距之积各工地的需求量为wi（i=1，2，…，n）如何确定总运费最少的新仓库位置P？§5-1模拟技术概述二、模拟的分类1.物理模拟采用直接分析法进行分析：使总运费最小就是求：P(x,y)P1(x1,y1)P2(x2,y2)Pi(xi,yi)Pn(xn,yn)d1d2didnXY设工地Pi的坐标为（xi，yi）新仓库P的坐标为（

3、x，y）则P至Pi的距离为：§5-1模拟技术概述二、模拟的分类1.物理模拟P1P2PiPn物理模拟分析：Pw1’w2’wi’wn’w1’=w1/kw2’=w2/kwi’=wi/kwn’=wn/k§5-1模拟技术概述二、模拟的分类1.物理模拟2.数学模拟采用数学模型进行模拟，其关键是将数学模型转化为一个可计算的模拟模型（1）描述问题，建立数学模型（2）准备模拟模型（3）画出实现模拟模型的流程图，编制计算机程序（4）验证或认可模型（5）运行模拟模型§5-1模拟技术概述二、模拟的分类1.物理模拟2.数学模拟开始任意确定一仓库位置P0

4、(x0,y0),计算总费用C0设定模拟次数maxN,k=1随机选定一仓库位置P(x,y),计算总费用CCmaxN?N结束P0(x0,y0)为最佳仓库位置Y§5-1模拟技术概述三、模拟技术的应用范畴1.模拟的对象系统(1)连续系统系统的状态随时间连续变化状态时间§5-1模拟技术概述三、模拟技术的应用范畴1.模拟的对象系统(1)连续系统(2)离散事件系统系统的状态变化在离散时刻发生，而且往往是随机的状态时间§5-1模拟技术概述三、模拟技术的应用范畴1.模拟的对象系

5、统2.模拟的适用范围(1)难以用解析法求解的系统(2)实际运行情况难以观察的系统(3)直接试验费用十分昂贵或比较危险的系统(4)投入运行再加以改变会带来很大损失的系统§5-1模拟技术概述三、模拟技术的应用范畴1.模拟的对象系统2.模拟的适用范围3.模拟的缺陷(1)模拟的结果只是统计的估计而不一定是最优解(2)与解析法相比费工费时费钱(3)不适用于灵敏度分析(4)模型参数初始化比较困难§5-2离散事件系统模拟一、离散事件系统模拟基础1.离散事件系统的组成(1)实体系统中的活动部分(2)设备系统中的固定部分系统实体设备门诊患者医生

6、公用电话打电话的人电话设备维修送修设备维修工§5-2离散事件系统模拟一、离散事件系统模拟基础1.离散事件系统的组成2.离散事件系统模拟的基本方法实体或设备的状态变化系统的状态变化系统实际工作流程改变实体或设备的状态规定时间顺次工作流程图变化模式模拟模型按照系统的实际工作流程与实体和设备的状态变化规律，设计出具有确定时间表的模拟流程图，再在规定的时间内，根据模拟流程图依次改变实体或设备的状态，进而得出系统功能与性能的有关数据。§5-2离散事件系统模拟一、离散事件系统模拟基础3.模拟时钟推进的原则(1)下一次最早发生事件原则时间事

7、件A事件B事件A事件B时钟maxTmaxN适用范围：事件发生间隔长、频率小的情况§5-2离散事件系统模拟一、离散事件系统模拟基础3.模拟时钟推进的原则(1)下一次最早发生事件原则开始初始状态A选择最早发生的下一事件B时钟推进到B发生时刻处理事件A模拟完否?输出模拟结果Y结束将事件B作为事件AN§5-2离散事件系统模拟一、离散事件系统模拟基础3.模拟时钟推进的原则(1)下一次最早发生事件原则(2)均匀步长推进原则时间maxT适用范围：事件发生间隔短、频率大的情况△t△t§5-2离散事件系统模拟一、离散事件系统模拟基础3.模拟时钟

8、推进的原则(1)下一次最早发生事件原则(2)均匀步长推进原则开始初始状态A在当前状态下考察、分析记录和计算系统的活动时钟←时钟+步长模拟完否?输出模拟结果Y结束N§5-2离散事件系统模拟二、均匀分布随机数的产生1.均匀分布随机数的概念在某一给定区间发生概率处处相等的随机数f(