制造系统建模与仿真复习重点

1、1、系统“三要素”：实体、属性、活动 实体：确定了系统的构成，也就确定了系统的边界； 属性：也称为描述变量，描述每一实体的特征； 活动：定义了系统内部实体之间的相互作用，从而确定了系统内部发生变化的过程。2、系统的分类（1）静态系统& 确定系统& 单变量系统 连续系统&动态系统一一时域状态（按系统状态是否变化） 随机系统一一存在随机变量（按有无随机过程） &多变量系统一一自由度数量离散随机事件系统按系统状态的变化与时间的关系（2）根据系统状态是否随时间连续变化，可以将系统分为：连续系统、离散事件系统 连续系统是指系统状态随时间发生连续性变化的系统。 离散事件系统

2、是指只有当在某个时间点上有事件发生时，系统状态才会发生改变的系统。由于事件的发生具有随机性， 使得离散事件系统的状态具有随机和动态特征， 也常被称为离散事件动态系统（3、机械制造系统是复杂的离散事件动态系统， 能源、人力等），输出为零件、部件或产品。 能量流和信息流，也称为“三流合一 ”。4、系统模型分类 物理模型：采用特定的材料和工艺， 便通过试验对系统的某些方面性能作出评估。 数学模型：采用符号、数学方程、数学函数或数据表格等方法定义系统各元素之间的 关系和内在规律，再利用对数学模型的试验以获得现实系统的性能特征和规律。 物理-数学模型（也称为半物理模型）：一种混合模型，结合了物理模型和数

3、学模型的 优点。5、系统、模型与仿真的关系：系统、模型与仿真三者之间有着密切的联系。其中，系统是要研究的对象，模型是系统在某种程度和层次上的抽象，而仿真是通过对模型的试验以便分析、评价和优化系统。DEDS）。此类系统它的输入为各种制造资源（如毛坯、半产品、机械制造系统的运行过程始终伴随着物料流、根据相似性准则按一定比例制作的系统模型,系统建模硏丸对象：已冇或设计中的系统系统模型：物理、数 学或物理一数学模型Q仿真试验仿真建模few挾割：物理样机、 仿真程序或仿«器等系统.模型与仿真三者之间的关系6、仿真时钟的推讲机制：固定步长时间推进机制、下次事件时间推进机制、混合时间推进 机制注：

4、仿真时钟是指所模拟的实际系统运行所需的时间，需的时间。 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。 仿真开始之前，根据模型特点确定，在仿真过程中保持不变。 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，而不是指计算机执行仿真程序所该步长在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。混合时间推进机制：固定步长时间推进机制和下次事件时间推进机制的结合体。仿真时钟每次推进一个固定时间步长的整数倍(n?t, n > 1)。步长?t可以在仿真前确定，并能在仿真过程中调整以获得必要的仿真精度和仿真效率。变量、实体属性和系

5、统状态；初始化子程序仿真时钟；事件列表；定时子程序事件子程序；仿真数据处理与分析子程序 抽象与概括、归纳与总结、演绎与推理、比较与类7、离散事件仿真程序中的子程序&系统建模的思维方法：分析与综合、比、概率统计法、层次分析法、模糊综合评价法9、负二项式分布 (P指成功概率)负二项式分布是到第k次(辰12)成功时试验次数 的分布口如果丫是参数为P和k的负二项式分布，则F的 分布如下：X0,(1 - p)z/=+ 1,石+ 2,丿其他E(y)= L p,D(X)二 A(1 -“2求第一个被检验为合格例如，有40%的装配好的喷墨式打印机在检验站检验为不合格。的打印机为第三个的概率。解：把每次检

6、测都看做是 q=0.4, p=0.6的伯努利试验。则P =0屮()6)二009610%。0.41(0.6)； =1 ；= 0JS8因此，通过检测的第一台喷墨打印机是所检测的第三台的概率约为 如何确定第三台检测的打印机是第二台可接受的打印机的概率？ 采用负二项式分布可得：f10、线性同余法随机数序列中的数由如下递推关系产生:初始值X0称作种子，a称作乘数，c称作增量， 如果上式中CM0，那么这种形式叫做混合线性同余法。如果尼广(曲+ C)mod i - DJ丄m称作模数。c=0,则称为乘法同余法。例.使用纱性同余法产生连续的随机数序列，4 -27 .fl 171 匸列3* n 1004解：Xo

7、=27'10077 =0,77-100&二三二=仇52'100N 门 即 + 43) niod I (JO = 5(12 mod lOD = 2禺=0工 2 +43)11100100=77inodJ 00= 77 為=(17.77+43)Tnod 创匕 1352rod 00= 5211、线性同余法参数选择的惯例： m的选取：越大越好，一般取数为2b； c与a也有一些条件：C与m必须是互质的；a=1+4k,其中k为整数 X0的选取：可以为 0m之间，但如果 X0=0有时会使结果退化。 随机数的检验 （看第三章PPT 107-113例子）科尔莫格罗夫一斯米尔诺夫检验（即D+

8、, D-）（另外两种检验法最好也看一下）44. O.Sh 0. 11. 0. 05,0. 93,在显著性水平a =0. 05下对这些随机数使用 Kolirogorov-STTi tmov方法进行均匀性检测o12、D+=maxD-=max13、14、2b, b为计算机字长（32位），产生随机数的最长周期W：0.050.140.440-810-93-i/N-R0.150.260.160-07如"1）川0.050.040-210-13贝Ih /Z =0.26 /r=02l/?inax0.26,021=0.26当a =0.05. N二5时，通过杳表得I为0. 565. 由于a 26<0

9、. 565,故不拒绝所产主的数据的分布为均匀 分布的假设.随机变量的生成方法：逆变换法、组合法、卷积法、函数变换法、合成法、取舍法逆变换法（书P94-96详细易懂，PPT 116-120例子）逆变换法也称反函数法； 是最常用、最简单的一种随机变量生成方法；变换定理为基础；若给定随机变量的概率分布函数为随机变量，并与F（X）的分布特征无关。（1）连续型随机变量逆变换法步骤：步骤一：步骤二：步骤三：步骤四：它以概率的积分F（X）,则F（X）是在区间0,1的均匀分布计算随机变量 X的F（x）。在 X的范围内，令 F（x）=F。解 X的方F（x）=R用R来代替F（x）， 产生（所需要的） 均匀分布的随

10、机数以求得天=P 7，利用公式 X严计算我们所期望的随机变量。（2）离散型随机变量逆变换法步骤：Y步骤一：令P（丫 ） = 0，按Aj的递增顺序排列 p（A；），即按照 飞 排序，将分布函数的子区间划分为仏叫，）恥）+F（xJ，步骤二：禾U用已知的随机数生成方法生成在0,1区间上均匀分布的随机数“ 。步骤三：求非负整数k,使得p（+g）成立，AT /=0工卩（巧工呛）Y zWi=l步骤四：返回九人t，即为所求的随机变量。15、ACD法中的术语 （书P112）（可能会考） 实体（组成系统的各种要素）、活动（表示实体正处于某种状态，用矩形框表示）、队列（表示实体处于静止或等待状态，用圆圈表示，活动

11、持续时间标于矩形框下方）、实体行为模式、直联活动和虚拟队列、合作活动也就是说落在区间内。工恥匹蚣） :-1 :=116、 绘制实体活动周期图必须遵循以下两个原则：交替原则；闭合原则17、Petri 网（必考，书 P119-P155,第四章 PPT 25-125,自己看）18、Petri网基本概念： 库所：表示系统中资源的状态、条件或存放资源的场所，用圆圈（Q）表示。 变迁：表示改变系统状态的事件或资源的消耗、使用等，用实线（I）或方框（口）表示。 有向弧线：连接于库所与变迁之间，表示系统状态与事件之间的关系，以带箭头的弧以库所中令牌数量的动态变化表示系统的不同 当库所用于表示条件时，若库所中有

12、令牌存在，则表示 fire）；反之，变迁不能被激发。有界性和安全性、活性、死锁以、可逆性、可覆盖性、线（7）表示。 令牌：表示库所中所拥有的资源数量， 状态，用库所中的黑点表示。此外， 条件为真，后续变迁可以被激发（19、Petri网的行为特性：可达性、同步距离。20、活性（必考）对于一变迁t T,在任一标识下，若存在一个变迁序列，该变迁序列的实施使得此变迁t可实施，则称该变迁是活的。若一Petri网的所有变迁都是活的，则该Petri网是活的。a网屮从Mo出发的所有可能启动序列的集合为U 所有从标识忖。可达的标 识集合为故那0）*则个变迁f被称作：（J）活的（死的人仅当f在中的任何启动序列中祁

13、无法启动：（2） 4-活的.仪当i fl江（ If J中的一些启动序列中至少可以心动一次；C3） G-活的*仅当f ft H帆J中的一斗启动序列屮至少町以启动Jt次"为大于1 的任一正螯数;（4）b-活的*仅当/在L（ A/o）中的一些启动序列屮町以经常无限制地昭动：（5）活的（活的），仅、与f ft R（肘。）中的毎tte识M足打-活的:一个变迁是歸-话的血不足丄心叶活的U = 123）,则称该变迁绘严W 4-活 的.一个丹忙网被称为活的仅当网中每亍变迁足-活的U =0.1.2.九4）显 然 丄-活的是舅强的.并按!八4、打活性依次递诚21、状态方程分析法一关联矩阵（第四章 PPT

14、 78-89）关联越阵i殳卞二（戸.F; F）堆一牛躲ri网，工 二（P. r：F. A, SF,4/o）£47 'V 为基网的网系统：C* =叭几尸）和 L = W（化门分别为网系统的输出函数矩阵和输 人两数和阵其矩阵元索为斶=即"屮）碍 S ir（ ftj. ij）分别堆变迁j至库所i的权值和库听£到变迁7的权值,i = 12M网系统的关联矩阵为C = C- C-C扯n X 的拯阵Jt i行J列的尤素为5 = S - C- = irq）-叭儿7）从变迁规则可nn出（:;心和5分别表示变迁/u发生冲所r中的标记增加、减少和*变的数fiL网系统中变迁fj前

15、发生可以用m推列向町刀衣示讥j的第j个尤素为I,其余均 为0这样Jh蛆/"知M M + C*" hy - C" H 7 = Af + （ C* - C ） - fij = A/ + C - «/设W绘应用启动序列住=£ a * m从4f得到的标识、即M侧经A次炳动之 后得到的后继标识''M =+ C wjk + C * U/ + 十 C ' II = .Wo + C * Ul«jH u的第；个元素表示变迂占在启动序列疔屮的发生次数."称为启动序列e的特征向址（启动计数向量） 状态方程为22、Petri

16、网的分类：基本Petri网系统、库所/变迁网（P/T网）、低级Petri网系统（LLPT）23、 高级Petri网:谓词/变迁网（Net）、有色Petri网（CPN）、时间Petri网（包括随机 Petri 网（ SPN）24、 仿真模型可以分为三个层次：仿真总控程序、模型单元子程序以及公共子程序。25、 离散事件系统的仿真策略 可以分为：事件调度法、活动扫描法、进程交互法等26、 事件调度法 （计算题）（书P185-187,第五章PPT 9-31）时刻T霍统状态列表未来事件表累积统计量LOif)旷0装戟认列秫重列%0320IDT4DT5DTfi(Eh5,DT3) (ELIODT：) rruf

17、 1T nn、00In" 1丄亠上丄511DT5DT3fEl,lO,DT2) (EL5+5.DT4) fEWlir DTHID56.S%込3ItDT6101Tr1DT6DT3DT2(EL1O,DT4) (EW,12,DT1> 從LJO+ICIDT 蓟20106% A)耳10031DT3DT2DT4(EWJWTl) (EL,10-10lDT5) (ELJCH-15.DT6)2010久弘£104.2312装戴时间105510151010称董时间121212161216运输时间60100404080例：*'''(1 ijliiLI訂吊I "' L眉御通鱼鹿Ei"；.Lilli| 11