第五章 离散事件系统仿真课件

第五章离散事件系统仿真组员：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、景象第五章离散事件系统仿真知识点基本概念

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第五章离散事件系统仿真

基本概念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第五章离散事件系统仿真典型的离散系统

订票系统、库存系统、加工制造系统、交通系统、计算机系统、网络系统等第五章离散事件系统仿真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第五章离散事件系统仿真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第五章离散事件系统仿真

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第五章离散事件系统仿真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：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第五章离散事件系统仿真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。第五章离散事件系统仿真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第五章离散事件系统仿真事件、活动和进程三者之间的关系

第五章离散事件系统仿真仿真时钟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仿真钟推进呈现跳跃性，推进速度具有随机性第五章离散事件系统仿真离散系统仿真事例

——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:到站和离站第五章离散事件系统仿真

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。第五章离散事件系统仿真

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。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。第五章离散事件系统仿真定时子程序：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。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。第五章离散事件系统仿真

离散事件系统的特点

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。第五章离散事件系统仿真

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。第五章离散事件系统仿真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-incrementtimeadvancemechanism）

下次事件时间推进机制（nexteventadvancemechanism）

混合时间推进机制（mixedtimeadvancemechanism）第五章离散事件系统仿真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。第五章离散事件系统仿真固定步长时间推进机制原理图T:仿真时钟∆t:步长第五章离散事件系统仿真仿真时钟推进机制第五章离散事件系统仿真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。该推进机制中，仿真时钟的增量不定，取决于被仿真系统。第五章离散事件系统仿真固定步长时间推进机制的特点每次步长推进，都要进行事件检查，占用计算和判断的时间，影响仿真效率。步长∆t越小，问题越严重。该机制将发生在同一步长内的事件都视为发生在该步长的末尾，即认为它们是同步的。由此产生误差，影响仿真精度。步长∆t越大，误差越严重。第五章离散事件系统仿真下次事件时间推进机制原理图第五章离散事件系统仿真结论固定步长时间推进机制可以通过调整步长来调整仿真的效率和精确度，但存在着影响效率的多余计算和仿真精度误差。下次事件时间推进机制不存在多余的计算，具有高的仿真精度，但没有调整仿真效率和仿真精确度的手段。固定步长时间推进机制适合于对事件的发生在时间轴上呈均匀分布的系统的仿真；下次事件时间推进机制适合于事件发生数小的系统仿真。第五章离散事件系统仿真

事件调度法用事件的观点分析真是系统，通过定义及每个事件引起系统状态的变化，按时间顺序确定并执行每个事件发生时有关的逻辑关系第五章离散事件系统仿真事件调度法的过程第五章离散事件系统仿真事件调度法仿真模型中总控程序的任务第五章离散事件系统仿真

活动扫描法以活动作为分析系统的基本单元，认为仿真系统的运行是由若干活动构成，每一活动对应一个活动处理模块，处理与活动相关的事件。一个实体可以有几个活动处理模块。每一个进入系统的主动实体都处于某种活动的状态。活动的激发与终止都会形成新的事件。第五章离散事件系统仿真活动扫描法的基本思想

用各实体时间元的最小值推进仿真时钟；按优先序执行激活实体的活动处理，使测试通过的事件得以发生；改变系统状态，确定相关事件的发生时间。第五章离散事件系统仿真活动扫描法仿真的基本过程第五章离散事件系统仿真时间元的取值的两种方法第五章离散事件系统仿真第五章离散事件系统仿真

三段扫描法

借鉴事件调度法的某些思想，对活动扫描法进行改进，提出的三段扫描法。兼有活动扫描法简单和调度法高效的优点。第五章离散事件系统仿真

进程交互法进程交互法的基本模型单元是进程。进程针对某类实体的生命周期而建立，一个进程包含了实体流动中发生的所有事件。以单服务台排队服务系统为例，顾客生命周期的进程为：第五章离散事件系统仿真进程交互法的特点：为每个实体建立一个进程，以反映某个实体从产生开始到结束为止的全部活动。第五章离散事件系统仿真顾客排队进程模型模型说明：服务员两名，队列一条

“∆”表示某顾客产生的时刻，也为相应进程开始的时刻；

“□”表示某顾客离去的时刻，也为相应进程撤销的时刻；符号“X”表示排队顾客开始接受服务的时刻；虚线表示进程的排队时间；波纹线表示顾客得到服务的时间。第五章离散事件系统仿真进程交互法中实体的进程不断推进，直到某些延迟发生后才暂停，延迟可分为：无条件延迟：实体停留在进程中的某点不再向前移动，直到预先确定的延迟期满。例如，顾客停留在服务通道中直到服务完成。条件延迟：延迟期的长短与系统状态有关，事先无法确定。条件延迟发生后，实体停留在进程中的某点，直到条件得以满足后才继续向前移动。例如，队列中的