第1章_仿真与仿真技术概述

《第1章_仿真与仿真技术概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章_仿真与仿真技术概述（36页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 南京理工大学南京理工大学 经济管理学院经济管理学院E-mail:jie_主要内容主要内容 所谓所谓仿真仿真就是对客观的事物或系统进行抽象，建立系统就是对客观的事物或系统进行抽象，建立系统模型，并在模型上试验，以达到了解或设计系统的目的。模型，并在模型上试验，以达到了解或设计系统的目的。因此，因此，系统仿真是一项人们认识和了解实际的社会实践活系统仿真是一项人们认识和了解实际的社会实践活动，它包含：系统、系统模型和试验三大要素。动，它包含：系统、系统模型和试验三大要素。(1)(1)(1)(1)(2)(2)(2)(2)(3)(3)(3)(3)(4)(4)(4)(4)(4)(4)性。性。建立系统模型

2、建立系统模型仿真实验仿真实验建立仿真模型建立仿真模型离散事件系统的仿真离散事件系统的仿真就是按照实际的工作流程，在规定就是按照实际的工作流程，在规定时间内顺序地改变实体或设备的状态。所谓时间内顺序地改变实体或设备的状态。所谓工作流程工作流程是指实是指实体在整个仿真过程中活动的顺序。每发生一个事件，系统的体在整个仿真过程中活动的顺序。每发生一个事件，系统的状态就发生一次变化，在实际活动中、事件的发生不是连续状态就发生一次变化，在实际活动中、事件的发生不是连续的，发生时间的间隔也不相等，而是的，发生时间的间隔也不相等，而是具有某种随机性具有某种随机性。事件事件是描述系统的另一基本要素。时间是指引起

3、系统状态是描述系统的另一基本要素。时间是指引起系统状态变化的行为，系统的动态过程是靠事件来驱动的变化的行为，系统的动态过程是靠事件来驱动的。如：工件的如：工件的到达、存货低于再订货点、客户订单到达、客户到达等。到达、存货低于再订货点、客户订单到达、客户到达等。事件分类：必然事件、条件事件。事件分类：必然事件、条件事件。必然事件必然事件：只与时间有关的事件；：只与时间有关的事件；条件事件条件事件：不仅与时间有关而且与其他条件还有关系的事件。：不仅与时间有关而且与其他条件还有关系的事件。成分：成分：与实体是同一概念，是系统的基本要素之一。与实体是同一概念，是系统的基本要素之一。在描在描述系统时用实

4、体而在模型描述中用成。述系统时用实体而在模型描述中用成。成分分类：主动成分、被动成分。成分分类：主动成分、被动成分。主动成分主动成分：可以主动产生活动的成分称为主动成分，如物流系可以主动产生活动的成分称为主动成分，如物流系统中的工件，它的到达将产生入库活动或排队活动统中的工件，它的到达将产生入库活动或排队活动。被动成分被动成分：本身不产生活动，只在主动成分作用下才产生状态本身不产生活动，只在主动成分作用下才产生状态变化的那些成分称为被动成分。变化的那些成分称为被动成分。活动：活动：系统内部状态的改变过程，如：加工改变了零件的系统内部状态的改变过程，如：加工改变了零件的状态，入库改变库存的数量等

5、。状态，入库改变库存的数量等。进程：进程：若干事件与若干活动组成的过程称为进程。它描述若干事件与若干活动组成的过程称为进程。它描述了各事件活动发生的相互逻辑关系及时序关系。如：装配过程、了各事件活动发生的相互逻辑关系及时序关系。如：装配过程、订单执行过程、发货过程、医院病人的流程等。订单执行过程、发货过程、医院病人的流程等。仿真钟：仿真钟：用于表示仿真事件的变化。在离散事件系统仿真用于表示仿真事件的变化。在离散事件系统仿真中，由于系统状态变化是不连续得，在相邻两个事件发生之间，中，由于系统状态变化是不连续得，在相邻两个事件发生之间，系统状态不发生变化，因而仿真钟可以跨越这些系统状态不发生变化，

6、因而仿真钟可以跨越这些“不活动不活动”区区域。从一个事件发生时刻，推进到下一个事件发生时刻。仿真域。从一个事件发生时刻，推进到下一个事件发生时刻。仿真钟的推进成跳跃性，推进速度具有随机性。由于仿真实质上是钟的推进成跳跃性，推进速度具有随机性。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，仿真钟的推进是系统仿真程序的核心部分。仿真的主要自变量，仿真钟的推进是系统仿真程序的核心部分。随机变量：随机变量：复杂的现实系统常常包含有随机的因素。在物复杂的现实系统常常包含有随机的因素。在物流系统中工件的到达、运

7、输车辆的到达和运输事件等一般都是流系统中工件的到达、运输车辆的到达和运输事件等一般都是随机的。对于有随机因素影响的系统进行仿真时，首先要建立随机的。对于有随机因素影响的系统进行仿真时，首先要建立随机变量模型，即确定系统的随机变量并确定这些随机变量的随机变量模型，即确定系统的随机变量并确定这些随机变量的分布类型和参数。对于分布类型是已知或者是可以根据经验确分布类型和参数。对于分布类型是已知或者是可以根据经验确定的随机变量，只要确定它们的参数就可以了。无论是确定随定的随机变量，只要确定它们的参数就可以了。无论是确定随机变量的分布类型还是确定其参数，都要以调研观测的数据为机变量的分布类型还是确定其参

8、数，都要以调研观测的数据为依据。依据。离散事件系统仿真与连续系统仿真的方法离散事件系统仿真与连续系统仿真的方法完全不一样完全不一样。-离散系统模型是一种稳态模型，无需描述状态变化的过程，离散系统模型是一种稳态模型，无需描述状态变化的过程，只注重变化的结果；只注重变化的结果；-离散系统的变量大多数是随机的，仿真实验的目的是力图用离散系统的变量大多数是随机的，仿真实验的目的是力图用大量抽样的统计结果来逼近总体分布的统计特征值，因而需要大量抽样的统计结果来逼近总体分布的统计特征值，因而需要进行多次仿真和较长时间仿真。进行多次仿真和较长时间仿真。-连续系统仿真中采用均匀步长推进仿真钟的原则，则离散事连

9、续系统仿真中采用均匀步长推进仿真钟的原则，则离散事件系统仿真中时间的推进是不确定的，它决定于系统的状态条件系统仿真中时间的推进是不确定的，它决定于系统的状态条件和事件发生的可能性。件和事件发生的可能性。离散事件系统仿真方法：离散事件系统仿真方法：-面向过程的离散事件仿真面向过程的离散事件仿真 -面向对象的离散事件仿真面向对象的离散事件仿真 -面向过程的离散事件仿真面向过程的离散事件仿真 面向过程的仿真方法主要研究仿真过程中发生的事件以及面向过程的仿真方法主要研究仿真过程中发生的事件以及模型中实体的活动，这些事件或活动的发生是顺序的。仿模型中实体的活动，这些事件或活动的发生是顺序的。仿真进程就是

10、不断按发生时间排列事件序列，并处理系统状态真进程就是不断按发生时间排列事件序列，并处理系统状态变化的过程。这种系统中一般流程具有相对稳定性，早期的变化的过程。这种系统中一般流程具有相对稳定性，早期的离散事件系统仿真采用的方法。离散事件系统仿真采用的方法。-面向对象的离散事件仿真面向对象的离散事件仿真 在面向对象仿真中，组成系统的实体以对象来描述。对象在面向对象仿真中，组成系统的实体以对象来描述。对象有三个基本的描述部分，即属性、活动和消息。每个对象都有三个基本的描述部分，即属性、活动和消息。每个对象都是一个封装了对象的属性及对象状态变化操作的自主的模块，是一个封装了对象的属性及对象状态变化操作

11、的自主的模块，对象之间靠消息传递来建立联系以协调活动。面向对象的仿对象之间靠消息传递来建立联系以协调活动。面向对象的仿真尤其适用于各实体相对独立、以信息建立相互联系的系统真尤其适用于各实体相对独立、以信息建立相互联系的系统中，如：航空管理系统、机械制造加工系统、以及武器攻防中，如：航空管理系统、机械制造加工系统、以及武器攻防对抗系统等。对抗系统等。离散事件系统仿真方法适用于状态变量是离散变化、离散事件系统仿真方法适用于状态变量是离散变化、时间连续变化的一类系统的仿真问题。随机时刻点上发生的时间连续变化的一类系统的仿真问题。随机时刻点上发生的事件引起系统中实体的状态变化。描述这类系统的模型一般事

12、件引起系统中实体的状态变化。描述这类系统的模型一般不是一组数学表达式，而是一幅表示数量关系和逻辑关系的不是一组数学表达式，而是一幅表示数量关系和逻辑关系的流程图。离散事件系统的算法体现在其建模框架和仿真策略流程图。离散事件系统的算法体现在其建模框架和仿真策略之中之中。一般有一般有三类基本仿真策略三类基本仿真策略：-事件调度法；事件调度法；-活动扫描法；活动扫描法；-进程交互法；进程交互法；-问题定义；问题定义；-制定目标；制定目标；-描述系统并对所有假设列表；描述系统并对所有假设列表；-列出可能的替代方案；列出可能的替代方案；-收集数据和信息；收集数据和信息；-建立计算机模型；建立计算机模型；-校验和确认模型；校验和确认模型；-运行模型；运行模型；-分析仿真输出结果；分析仿真输出结果；