西北工业大学管理学院：《系统工程》课程教学资源（PPT课件）第五章 系统仿真（郭云涛）

第五章系统仿真 郭云涛 西北工业大学管理学院

第五章 系统仿真 郭云涛 西北工业大学管理学院

系统仿真概述 凡是利用计算机在模型上而不是在真实 系统上进行实验、运行的研究方法都可 认为是仿真 系统仿真是设计系统的计算机模型,并 利用它进行试验以了解系统的行为或评 估系统运用的各种策略的过程 仿真包括两个过程:建立模型和对模型 进行实验、运行

一、系统仿真概述 • 凡是利用计算机在模型上而不是在真实 系统上进行实验、运行的研究方法都可 认为是仿真 • 系统仿真是设计系统的计算机模型，并 利用它进行试验以了解系统的行为或评 估系统运用的各种策略的过程 • 仿真包括两个过程：建立模型和对模型 进行实验、运行

仿真的实质和作用 系统仿真的实质在于: 它是一种对系统问题求数值解的计算技术 仿真是一种人为的试验手段 系统仿真可以真实的描述系统运行、演变及 其发展的全过程 系统仿真主要是在计算机上实现的

仿真的实质和作用 • 系统仿真的实质在于： – 它是一种对系统问题求数值解的计算技术 – 仿真是一种人为的试验手段 – 系统仿真可以真实的描述系统运行、演变及 其发展的全过程 – 系统仿真主要是在计算机上实现的

仿真的实质和作用 系统仿真的作用: 仿真的过程也是试验的过程 对复杂的问题处理起来更加有效 通过仿真可以简化对系统的描述 可以帮助人们更清楚的弄清问题的实质

仿真的实质和作用 • 系统仿真的作用： – 仿真的过程也是试验的过程 – 对复杂的问题处理起来更加有效 – 通过仿真可以简化对系统的描述 – 可以帮助人们更清楚的弄清问题的实质

连续系统仿真 系统中状态变量随时间连续地变化的系统,其 系统模型通常是由微分方程组成,当系统比较 复杂引入非线性因素后,微分方程不可求解, 需要采用仿真方法求解 常用的方法有 数值积分法:保证数值解的稳定性,正确选择步长 离散相似法:将连续系统进行离散化处理

连续系统仿真 • 系统中状态变量随时间连续地变化的系统，其 系统模型通常是由微分方程组成，当系统比较 复杂引入非线性因素后，微分方程不可求解， 需要采用仿真方法求解 • 常用的方法有 – 数值积分法：保证数值解的稳定性，正确选择步长 – 离散相似法：将连续系统进行离散化处理

离散事件系统仿真 状态变量只在一些离散的时间点上发生 变化,输入变量为随机变量,输出也为 随机变量 可以分为静态和动态,静态系统仿真称 为蒙特卡罗法是对每一个时间点上的系 统进行仿真

离散事件系统仿真 • 状态变量只在一些离散的时间点上发生 变化，输入变量为随机变量，输出也为 随机变量 • 可以分为静态和动态，静态系统仿真称 为蒙特卡罗法是对每一个时间点上的系 统进行仿真

仿真的一般步骤 第一步:定义问题 第二步:制订仿真模型,包括 决定仿真目标 决定状态变量 选择模型的时间移动方法 描述运动行为 准备过程发生器 第三步:证实模型 第四步:设计仿真试验 第五步:模拟运行 第六步:根据试验设计,运行仿真模型,并分 析结果

仿真的一般步骤 • 第一步：定义问题 • 第二步：制订仿真模型，包括 – 决定仿真目标 – 决定状态变量 – 选择模型的时间移动方法 – 描述运动行为 – 准备过程发生器 • 第三步：证实模型 • 第四步：设计仿真试验 • 第五步：模拟运行 • 第六步：根据试验设计，运行仿真模型，并分 析结果

仿真语言 编程的语言分为两类:仿真专用语言和 通用语言 通用语言可以采用汇编语言或通用高级 语言F0 TRON、BAS|C、C+、 PASCAL

仿真语言 • 编程的语言分为两类：仿真专用语言和 通用语言 • 通用语言可以采用汇编语言或通用高级 语言FORTRON、BASIC、C++、PASCAL

二、蒙特卡罗法简介 举例:PERT网络计划仿真问题: 第一步:每一工作有一工作时间的概率分布 (a≤t≤b 第二步:产生随机数,即给每一工作产生一个随机 的工作时间 第三步:计算网络的工期及工作的时间参数 第四步:返回第二步重新计算 如果计算100便可判断各工作可能的各种时 间参数

二、蒙特卡罗法简介 • 举例：PERT网络计划仿真问题： –第一步：每一工作有一工作时间的概率分布 （a≤t≤b) –第二步：产生随机数，即给每一工作产生一个随机 的工作时间 –第三步：计算网络的工期及工作的时间参数 –第四步：返回第二步重新计算 • 如果计算1000次便可判断各工作可能的各种时 间参数

离散事件系统仿真 排队系统 排队系统是离散事件系统中一种典型系 统,如售票系统、电信服务系统 排队系统描述 顾客总休排队 服务台 离开

离散事件系统仿真 ——排队系统 • 排队系统是离散事件系统中一种典型系 统，如售票系统、电信服务系统 • 排队系统描述 顾客总体 服务台 排队 离开