实验2 单服务台单队列排队系统仿真
实验2排队系统仿真
一、学习目的
1．了解仿真的特点
2．学习如何建构模型
3．熟悉eM-Plant基本的对象和操作
4．掌握排队系统的特点与仿真的实现方法
二、问题描述
该银行服务窗口为每个到达的顾客服务的时间是随机的，表2.4是顾客服务时间纪录的统计结果
表2.4 每个顾客服务时间的概率分布
对于上述这样一个单服务待排队系统，仿真分析30天，分析该系统中顾客的到
达、等待和被服务情况，以及银行工作人员的服务和空闲情况。
三、系统建模
3.1 仿真目标
通过对银行排队系统的仿真，研究银行系统的服务水平和改善银行服务水平的方法，为银行提高顾客满意度，优化顾客服务流程服务。
3.2．系统建模
3.2.1 系统调研
1. 系统结构: 银行服务大厅的布局, 涉及的服务设备
2. 系统的工艺参数: 到达-取号-等待-服务-离开
3. 系统的动态参数: 顾客的到达时间间隔, 工作人员的服务时间
4. 逻辑参数: 排队规则, 先到先服务
5. 系统的状态参数: 排队队列是否为空, 如果不为空队长是多少, 服务台是否为空
6. 系统的输入输出变量:输入变量确定其分布和特征值,顾客的到达时间间隔的概率分布表和每个顾客被服务时间的概率分布. 输出变量根据仿真目标设定. 包括队列的平均队长、最大队长、仿真结束时队长、总服务人员、每个顾客的平均服务时间、顾客平均排队等待服务时间、业务员利用率等。
3.2.2系统假设
1．取号机前无排队，取号时间为0
2．顾客排队符合先进先出的排队规则
3．一个服务台一次只能对一个顾客服务
4．所有顾客只有一种单一服务
5．仿真时间为1个工作日（8小时）
6．等候区的长度为无限长
3.2.3系统建模
系统模型：
3.2.4 仿真模型
1．实体：银行系统中的实体是人（主动体）
2．属性：到达时间间隔、接受服务的时间、接受服务类型
3．事件：顾客到达、开始取号、取号结束、进入队列、出队列、接受服务、服务完成、离开银行。
4．活动：到达、取号、排队、服务、离开 5．资源：取号机、排队的座椅、服务柜台
4 系统仿真
4.1 eM-plant 界面与主要控件介绍 1.
实体：
eM-Plant 中包括3类实体：entity ，container ，transporter 。
Entity ，属于被动体，本身在系统中不能移动，需和主动资源配合才能移动，常用于生产线上的半成品、仓库中的货物等；
container ，属于被动体，本身在系统中不能移动，需要和主动资源配合才能
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移动。做容器使用，在container中可以存储entity，如集装箱、托盘、纸箱等；
transporter属于主动体，在系统中无论主动资源还是被动资源，均可以移动。常用于带动力的实体，如车辆、AGV小车、人等。实体在仿真系统中必不可少，任何系统具有1个或者1个以上的实体。
2.toolboxs
toolboxs是在仿真过程中需要使用的各重控件包括：material Flow, Resources, Information Flow, User Interface, Tools等5个面板。本课程重点学习：material Flow, Information Flow, User Interface三个面板。下面分别介绍如下：
connection，连接线，表示实体的移动（或者资源之间的关系），如顾客到达后取号，则顾客到达资源则与取号机资源。实体从顾客到达资源进入取号机资源则二者之间去有connection连接。
EventController，仿真钟，仿真系统钟必备资源，有且只能有一个，表示仿真过程钟的时间轴。
source，drain，开始和结束资源，仿真系统钟必备资源，可以有多个，表示仿真系统的开始点和结束点。一般来说一个资源对应一个活动，对应实体在其上的一个时间段。一个活动或者一个资源有两个事件，开始事件和结束事件。但是source和drain是一种特殊的资源，只有一个事件，它表示一个时间点，而不是时间段。
singleProc，ParallelProc，单工作台和并行工作台资源。可以表示任意的加工活动，如顾客接收银行业务员服务活动，取号机取号活动等。如果只有一个柜台提供服务，则使用singleproc，如果有多个柜台且服务时间和服务方式相同，则使用ParallelProc。如果有多个柜台且服务时间和服务方式不同，则使用多个singleProc。
placebuffer，buffer，等候区。不同之处在于placebuffer进来的顺序和出来的顺序没有关系，而buffer则保证最先进来最先出去（FIFO，First In First Out），凡是需要排队等候的地方剧需要用buffer或者placebuffer，一般来说buffer更长用一些，实际的许多排队系统一般都是FIFO的排队规则。
lines，传送带资源。entity，container，transporter均可以在其上被传送。常用于运输皮带、链式输送机、辊子输送机等。
track，道路。上述资源中唯一不带动力的资源，只有主动体才可以在其上运动，entity和container则无法使用track资源。常用于道路、轨道。
flowcontrol，流控。实体在加工过程中根据不同的情况会有不同的流向。
method。前面已提及，除了source和drain，其他的资源可以表示一个活动（时间段），具有开始事件和结束事件。eM-Plant软件中有很多类和对象，可以简化构建仿真系统的过程，因此如果没有特殊的要求，一般系统会自动执行。但是，根据实际问题的需要，需要编制自己的开始事件和结束事件。如本实验中，在对顾客进行服务前（开始服务事件），需要考虑顾客的服务时间是多少，系统无法自动完成，则必须使用method创建一个开始服务事件，插入服务台资源中，通过编程实现任意顾客的服务时间。Method是编程工具，而编程则是对事件的编程。
Variable。全局变量，在C语言中，存在全局变量和局部变量，eM-Plant中与其相似，在method中定义的变量属于局部变量，但是，某些时候，某个变量需要在不同的mothod中使用，此时则用到全局变量。
table。表，用于储存数据。
chart，制作各种图表
3. Frame
Frame 是仿真系统的工作界面，在Frame中建模并运行仿真系统。银行系统中，顾客取号后排队等着叫号，根据不同的排队号类别被分成了多个排队队列，取号后分成多个队列则有flowcontrol控制。在Frame中如图所示：
顾客到达（source）后取号（singleproc）根据不同的顾客类型分类（flowcontrol），分为个人客户和企业客户，分别进入个人客户队列和企业客户队列进行排队。在系统中有3个个人客户服务台（singleproc），如果任何一个个人客户服务台为空，则查找个人客户队列如果不为空，则选择最早进入的客户进行服务。系统中有n个企业客户服务台，则使用一个多服务台资源（prallelproc）表示，任意一个服务台完成对顾客的服务后，顾客离开（drain），它们之间的关系用连接线表示（connection）。针对本实验的单服务台系统则可以简单表示为：
4.资源管理器
资源管理器的功能是对资源进行管理；包括MaterialFlow、Resources、InformationFlow、UseInterFace、MUs、Tools、其功能与tools中的功能相同。用户可以自己创建新的文件夹，创建新的Frame来实现仿真系统的构建。
5.console
console，控制台，呈现编译和调式过程中的各种信息，包括出错信息、警告信息、输出信息等。
4.2 完成排队仿真系统
1. 启动eM-Plant Professional
开始>程序>Tecnomatix>eM-Plant 7.0 >eM-Plant Professional
打开后如图所示：
2. 创建新的模型，点选菜单栏File>New Model
出现下图：
3. 新增文件夹
点选Model，按鼠标右键，出现object的功能表，选择New > Folder
然后选中新建文件夹并右击出现快捷菜单，选择Rename进行重新名，名为“QueueSystem”。
4.创建新的Frame ，命名为“QueueFrame”
选中QueueSystem 文件夹，右击，选择New > Frame ，然后右击Frame 重命名
5. 创建主要控件（根据个人喜好，可将Frame最大化）
选中tools工具栏中的source按钮，然后在Frame中单击创建source控件。
用同样的方法创建buffer、singleproc、drain、eventcontroller等控件，同时用
connection将其连接起来。
6. 创建一个实体
选中MUs目录下的Entity，然后按住Ctrl，并拖到QueueSystem目录下，就复制
过来了，右击改名为person。
双击source，打开其属性对话框，修改Attributes选项卡里面的MU值，单击后
面的按钮，打开select object对话框，选择前面新建的person，单击OK。
双击buffer按钮，先设置Attributes选项卡中的Capacity属性值，将其改为-1，表示无限量，单击Apply，然后选择times选项卡，将processing time改为0，单击OK。
双击Drain，将times选项卡中的processing time值改为0，单击OK。
双击Eventcontroller，选择settings选项卡，根据要求，设置Data为开始时间，End为结束时，单击OK。
8. 创建Method以及Tablefile
在tools工具栏中选择Method按钮和Tablefile按钮，然后在Frame中创建相应的Method和Tablefile，右击弹出快捷菜单，选择Rename进行改名，分别创建6个Method和3个Tablefile。
Method：reset、init、endsim、arrivalintervaltime、customsevertime、computequeuelength；Tablefile：queueTab、customsTab、customs20Tab。
9．创建两个全局变量
在tools工具栏里面选择Variable按钮，创建两个全局变量：SimulationTimes、QueueNumberCount，将两个全局变量中Value选项卡中的Data Type都改为integer，单击OK。
10.修改person属性
在左边根目录下双击Person，弹出对话框，选择Custom Attributes选项卡。
单击new按钮，新建一个属性变量，Name为arrivaltime，Data Type为time。
单击OK，返回前面对话框，再新建两个类型为time的serverTime和waitTime 的属性变量。
11.编辑表格属性
设置QueueTab第1列的Data Type为integer，第2列的data type为integer，第3列的Data Type为real，第4列的Data Type为integer，第5列的Data Type为integer。
设置CustomsTab第1列的Data Type为integer，第2列的Data Type为integer，
第3列的Data Type为time，第4列的Data Type为time，第5列的Data Type为real。
设置customs20Tab的第1列的Data Type为integer，第2列的Data Type为time，第3列的Data Type为time，第4列的Data Type为time，第5列的Data Type为time。
操作：双击queuetab表，出现表格窗口。
单击表格菜单栏中的format >inherit format将其前面的勾去点。
自动控制原理MATLAB仿真实验报告
实验一 MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析） 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性； 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些？ 2、 如何判断系统稳定性？ 3、 系统的动态性能指标有哪些？ 三、实验方法 （一） 四种典型响应 1、 阶跃响应： 阶跃响应常用格式： 1、)(sys step ；其中sys 可以为连续系统，也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ；表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ；表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =；可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应： 脉冲函数在数学上的精确定义：0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为：) ()()()(1)(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式： ① )(sys impulse ； ② ); ,();,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = （二） 分析系统稳定性 有以下三种方法： 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图； 2、 利用tf2zp 求出系统零极点； 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 （三） 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.
实验单服务台单队列排队系统仿真
实验2排队系统仿真 一、学习目的 1．了解仿真的特点 2．学习如何建构模型 3．熟悉eM-Plant基本的对象和操作 4．掌握排队系统的特点与仿真的实现方法 二、问题描述 该银行服务窗口为每个到达的顾客服务的时间是随机的，表2.4是顾客服务时间纪录的统计结果 表2.4 每个顾客服务时间的概率分布 服务时间（min）概率密度累计概率 1 0.1 0.1 2 0.2 0.3 3 0.3 0.6 4 0.2 5 0.85 5 0.1 0.95 6 0.05 1.0 对于上述这样一个单服务待排队系统，仿真分析30天，分析该系统中顾客的到
达、等待和被服务情况，以及银行工作人员的服务和空闲情况。 三、系统建模 3.1 仿真目标 通过对银行排队系统的仿真，研究银行系统的服务水平和改善银行服务水平的方法，为银行提高顾客满意度，优化顾客服务流程服务。 3.2．系统建模 3.2.1 系统调研 1. 系统结构: 银行服务大厅的布局, 涉及的服务设备 2. 系统的工艺参数: 到达-取号-等待-服务-离开 3. 系统的动态参数: 顾客的到达时间间隔, 工作人员的服务时间 4. 逻辑参数: 排队规则, 先到先服务 5. 系统的状态参数: 排队队列是否为空, 如果不为空队长是多少, 服务台是否为空 6. 系统的输入输出变量:输入变量确定其分布和特征值,顾客的到达时间间隔的概率分布表和每个顾客被服务时间的概率分布. 输出变量根据仿真目标设定. 包括队列的平均队长、最大队长、仿真结束时队长、总服务人员、每个顾客的平均服务时间、顾客平均排队等待服务时间、业务员利用率等。 3.2.2系统假设 1．取号机前无排队，取号时间为0 2．顾客排队符合先进先出的排队规则 3．一个服务台一次只能对一个顾客服务 4．所有顾客只有一种单一服务 5．仿真时间为1个工作日（8小时） 6．等候区的长度为无限长 3.2.3系统建模 系统模型： 3.2.4 仿真模型 1．实体：银行系统中的实体是人（主动体）
控制系统仿真与CAD 实验报告
《控制系统仿真与CAD》 实验课程报告
一、实验教学目标与基本要求 上机实验是本课程重要的实践教学环节。实验的目的不仅仅是验证理论知识，更重要的是通过上机加强学生的实验手段与实践技能，掌握应用 MATLAB/Simulink 求解控制问题的方法，培养学生分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神，全面提高学生的综合素质。 通过对MATLAB/Simulink进行求解，基本掌握常见控制问题的求解方法与命令调用，更深入地认识和了解MATLAB语言的强大的计算功能与其在控制领域的应用优势。 上机实验最终以书面报告的形式提交，作为期末成绩的考核内容。 二、题目及解答 第一部分：MATLAB 必备基础知识、控制系统模型与转换、线性控制系统的计算机辅助分析 1. >>f=inline('[-x(2)-x(3);x(1)+a*x(2);b+(x(1)-c)*x(3)]','t','x','flag','a','b','c');[t,x]=ode45( f,[0,100],[0;0;0],[],0.2,0.2,5.7);plot3(x(:,1),x(:,2),x(:,3)),grid,figure,plot(x(:,1),x(:,2)), grid
2. >>y=@(x)x(1)^2-2*x(1)+x(2);ff=optimset;https://www.360docs.net/doc/834473777.html,rgeScale='off';ff.TolFun=1e-30;ff.Tol X=1e-15;ff.TolCon=1e-20;x0=[1;1;1];xm=[0;0;0];xM=[];A=[];B=[];Aeq=[];Beq=[];[ x,f,c,d]=fmincon(y,x0,A,B,Aeq,Beq,xm,xM,@wzhfc1,ff) Warning: Options LargeScale = 'off' and Algorithm = 'trust-region-reflective' conflict. Ignoring Algorithm and running active-set algorithm. To run trust-region-reflective, set LargeScale = 'on'. To run active-set without this warning, use Algorithm = 'active-set'. > In fmincon at 456 Local minimum possible. Constraints satisfied. fmincon stopped because the size of the current search direction is less than twice the selected value of the step size tolerance and constraints are satisfied to within the selected value of the constraint tolerance.
实验二 最少拍控制系统仿真
实验二 最少拍控制系统仿真 一、 实验目的 1. 学习最少拍系统的设计方法和使用Matlab 进行仿真的方法 二、 实验器材 x86系列兼容型计算机，Matlab 软件 三、 实验原理 建立所示的数字系统控制模型并进行系统仿真，已知)1(10)(+= s s s G P ，采样周期T=1s 。 广义被控对象脉冲传递函数： [])3679.01)(1()718.01(679.3)1(1)()(1111-------+=??????+?-==z z z z s s K s e Z s G Z z G Ts ，则G(z)的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故u=0，v=1，m=1。 a. 有纹波系统 单位阶跃信号：根据稳定性要求，G(z)中z=1的极点应包含在Φe (z)的零点中，系统针对阶跃输入进行设计，q=1，显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是可设01)(?-=Φz z ，根据1)1(=Φ求得10=?，则1)(-=Φz z ， 11718.01)3679.01(2717.0)(1)()(1)(--+-=Φ-Φ=z z z z z G z D 。 单位斜披信号：根据稳定性要求，G(z)中z=1的极点应包含在Φe (z)的零点中，系统针对阶跃输入进行设计，q=2，显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是可设)()(1101--+=Φz z z ??，根据1)1(=Φ，0)1('=Φ求得20=?，11-=?，则 2 12)(---=Φz z z ，)718.01)(1()5.01)(3679.01(5434.0)(1)()(1)(1111----+---=Φ-Φ=z z z z z z z G z D 。 单位加速度信号：根据稳定性要求，G(z)中z=1的极点应包含在Φe (z)的零点中，系统
排队系统仿真matlab实验报告
M/M/1排队系统实验报告 一、实验目的 本次实验要求实现M/M/1单窗口无限排队系统的系统仿真，利用事件调度法实现离散事件系统仿真，并统计平均队列长度以及平均等待时间等值，以与理论分析结果进行对比。 二、实验原理 根据排队论的知识我们知道，排队系统的分类是根据该系统中的顾客到达模式、服务模式、服务员数量以及服务规则等因素决定的。 1、 顾客到达模式 设到达过程是一个参数为λ的Poisson 过程，则长度为t 的时间内到达k 个呼叫的概 率 服从Poisson 分布，即e t k k k t t p λλ-=!)()(，?????????=,2,1,0k ，其中λ>0为一常数，表示了 平均到达率或Poisson 呼叫流的强度。 2、 服务模式 设每个呼叫的持续时间为i τ，服从参数为μ的负指数分布，即其分布函数为{}1,0t P X t e t μ-<=-≥ 3、 服务规则 先进先服务的规则（FIFO ） 4、 理论分析结果 在该M/M/1系统中，设 λρμ=，则稳态时的平均等待队长为1Q ρλρ=-，顾客的平均等待时间为T ρ μλ=-。 三、实验内容 M/M/1排队系统：实现了当顾客到达分布服从负指数分布，系统服务时间也服从负指数分布，单服务台系统，单队排队，按FIFO （先入先出队列）方式服务。 四、采用的语言 MatLab 语言 源代码： clear; clc;
%M/M/1排队系统仿真 SimTotal=input('请输入仿真顾客总数SimTotal='); %仿真顾客总数；Lambda=0.4; %到达率Lambda； Mu=0.9; %服务率Mu； t_Arrive=zeros(1,SimTotal); t_Leave=zeros(1,SimTotal); ArriveNum=zeros(1,SimTotal); LeaveNum=zeros(1,SimTotal); Interval_Arrive=-log(rand(1,SimTotal))/Lambda;%到达时间间隔Interval_Serve=-log(rand(1,SimTotal))/Mu;%服务时间 t_Arrive(1)=Interval_Arrive(1);%顾客到达时间 ArriveNum(1)=1; for i=2:SimTotal t_Arrive(i)=t_Arrive(i-1)+Interval_Arrive(i); ArriveNum(i)=i; end t_Leave(1)=t_Arrive(1)+Interval_Serve(1);%顾客离开时间LeaveNum(1)=1; for i=2:SimTotal if t_Leave(i-1) 实验2---单服务台排队系统的仿真 姓名：学号： 一、目标任务 ①模拟路由器缓存区M|M|1|m实验。 ②设定：λ＝8/s，μ＝10/s，ρ＝0.8，m=10。 ③模拟系统106s，求系统报文的丢失率及报文在路由器中停留时间的均值。 ④模拟100次，图展示每次的模拟结果，并与理论值0.0184比较。 二、编程语言 Matlab 三、关键代码 lamda = 8; %报文到达强度 u = 10; %路由器处理强度 m = 10; %路由器缓冲区长度 T = 1000000; %模拟时间 a = []; %模拟运行时丢失率的运行结果 mean_a = 0; %模拟运行时丢失率的平均运行结果 ref_value = 0.0184; %丢失率理论值大小 b = []; %模拟运行时报文在路由器中的停留时间 mean_b = 0; %模拟运行时报文在路由器中停留时间的均值 %模拟运行一百次 for i=1:100 time = 0; %绝对时钟 t = 0; %路由器的下一空闲时刻 N = 0; %到达报文数 NI = 0; %丢失报文数 q = 0; %队长 stay_time = 0; %报文在路由器中的停留时间 %按指数分布产生随机到达时间和服务时间 while 1 CRTime = exprnd(1/lamda); %按指数分布产生下一报文的到达随机时间间隔 time = CRTime + time; %下一个报文到达的时间 if time > T break; end N = N + 1; q = q + 1; while q > 0 & t < time q = q - 1; ServeTime = exprnd(1/u);%按指数分布产生报文的随机服务时间 if q == 0 t = time + ServeTime; else t = t + ServeTime; end stay_time = stay_time + ServeTime * (q + 1); end if q == m + 1 %如果超过缓冲区长，则丢失报文数加1，队长减1 NI = NI + 1; q = q - 1; end end a = [a, NI/N]; b = [b, stay_time/(N-NI)]; end %计算结果 mean_a = mean(a); mean_b = mean(b); %绘图 x = 1:100; plot(x, a, x, mean_a); %绘制模拟运行时丢包率变化图以及均值线 scatter(x, a, '.'); %绘制模拟运行时丢包率变化散点图 scatter(x, b, '.'); %绘制模拟运行时平均停留时间变化散点图 fprintf('平均丢包率%6.5f\n', mean_a); % 打印平均丢包率 fprintf('平均停留时间%6.5f\n', mean_b); % 打印平均停留时间 四、实验结果与分析 哈尔滨理工大学实验报告 控制系统仿真 专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名： 一．分析系统性能 课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。 二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台 三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。 四．实验结果分析： 1.程序截图 得到阶跃响应曲线 得到响应指标截图如下 2.求取零极点程序截图 得到零极点分布图 3.分析系统稳定性 根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。 二．单容过程的阶跃响应 一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线 二、实验内容 已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。 三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。 四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为 宁波大红鹰学院信息工程学院 课 程 设 计 报 告 项目名称：银行排队系统 项目组长：白钰琦 项目成员：项鸿伟、徐海域、徐程凯 班级名称：10计科1 专业名称：计算机科学与技术 完成时间:2012年11月27日 信息工程学院制 目录 一、系统总体描述.................................................... - 1 - 二、模块设计（包括文档设计、项目流程设计）........................... - 1 - 三、程序设计（界面设计、后台详细设计）............................... - 2 - 四、设计总结......................................................... - 3 - 五、设计总结......................................................... - 6 - 1、完成情况...................................................... - 6 - 2、心得体会...................................................... - 7 - 一、系统总体描述 银行排队系统是利用现代网络通信技术和计算机信息管理技术来代替传统排队的 系统，从本质上改善传统排队管理所存在的拥挤、嘈杂、混乱现象，避免各种不必要 的纠纷。通过使用排队系统，由传统的客户站立排队改变为取票进队、排队等待、叫 好服务，由传统物理的多个队列变为一个逻辑队列，使“先来先服务”的思想得到更 好地贯彻。 本系统可以实现银行排队的主要业务活动。本系统分为以下6个功能模块: （1）顾客到达。分为VIP客户和普通客户进行排队拿号，普通客户进入逻辑队列。 （2）顾客离开。顾客离开时将客户从队列中删除，并提供让客户对银行窗口职员 评价的平台。 （3）查看业务办理。可以查看每个业务窗口正在给第几号顾客办理业务。 （4）查看排队情况。可以查看当前顾客有多少个顾客在排队等候。 （5）系统查询。可以查询本系统为多少个普通用户和VIP客户办理过业务。 （6）退出。退出整个银行排队系统。 二、模块设计（包括文档设计、项目流程设计） 本程序包含主程序模块、菜单选择模块和队列操作模块，调用关系如下图： 模块调用示意图 2、系统子程序及功能设计 （1）void Initshuzu(); 物流系统建模与仿真 09级自动化学院物流工程1班 20085435 詹乐思 20095277 安静 20095278 陈红玲 20095289 陈均剑 20095290 翟瑞 20095291 胡旺 单服务台排队系统仿真研究报告 ——选重庆大学A区门口中国银行分行某一服务窗口为单服务台排队系统研究 对象 一、系统基本背景 社会的进步越来越快，人们的生活节奏也随之越来越快。在科技的发展，新技术的普及下, 我国的银行业以计算机和信息技术、互联网技术为前提, 通过大量资金和科技的投入, 不断地开发出新产品和新业务。另外有网上银行、支付宝等新业务的出现, 大大提高了工作效率。然而现代的金融服务并不是都可以靠刷卡来解决, 许多技术还不完善, 这些新技术也并不适合所有顾客群,去银行办理业务的顾客仍然经常性地出现排队现象。顾客等待时间过长, 造成顾客满意度下降, 矛盾较为突出, 因此本报告试利用单服务台排队论的方法, 定性定量地对具有排队等候现象的银行服务系统进行统计调查与分析研究,希望能帮助改进银行工作效率, 优化系统的运营。 本报告研究对象为中国银行重庆大学处分行某一服务窗口，数据取自银行内唯一非现金业务柜台。研究对象的选取虽然不是最典型的，但是综合考虑了研究地域范围和小组成员作业时间有限，另有其他方案由于各种原因无法进行，故选择离学校较近的有代表性的中国银行中的服务窗口作为最终方案。 中国银行简介：中国银行是中国历史最为悠久的银行之一，在大家对银行的概念中有着一定地位。中国银行主营传统商业银行业务，包括公司金融业务、个人金融业务和金融市场业务。公司业务以信贷产品为基础，致力于为客户提供个性化、创新的金融服务和融资、财务解决方案。个人金融业务主要针对个人客户的金融需求，提供包括储蓄存款、消费信贷和银行卡在内的服务。作为中国金融行业的百年品牌，中国银行在稳健经营的同时，积极进取，不断创新，创造了国内银行业的许多第一，在国际结算、外汇资金和贸易融资等领域得到业界和客户的广泛认可和赞誉。 二、系统描述 该银行工作时间为上午8：30至下午16：30（周一至周日），另周末不办理对公业务，属于每天8小时工作制。系统调查对象为银行内唯一非现金业务柜台，可知到达的顾客中，需要办理非现金业务的顾客在正常现金业务柜台忙碌的情况下可以选择该服务台。在队列中，等待服务的顾客和服务台构成了一个排队系统。由于银行前台出纳员逐个接待顾客，当顾客较多的时候就会出现排队等待的现象。其中，顾客的到达是随机的，每两个先后到达的顾客的到达间隔时间是不确定的。 本排队系统用顾客的数目、到达模式、服务模式、系统容量和排队规则来描述。 为探求此排队系统的规律, 首先需确定顾客流在一定时间内到达的概率分布函数。抵达本银行服务窗口的顾客流量大体上服从Poisson 分布, 顾客流抵达银行便按先后顺序排队, 进入单服务窗口，即排队论中的M/M/1系统。所谓M/M/1排队系统是指这样的一种排队模型: 顾客的到达为Poisson 流, 银行对 《MATLAB与控制系统仿真》 实验报告 班级： 学号： 姓名： 时间：2013 年 6 月 目录实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算（一）实验二MATLAB环境的熟悉与基本运算（二）实验三MATLAB语言的程序设计 实验四MATLAB的图形绘制 实验五基于SIMULINK的系统仿真 实验六控制系统的频域与时域分析 实验七控制系统PID校正器设计法 实验八线性方程组求解及函数求极值 实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算（一） 一、实验目的 1．熟悉MATLAB开发环境 2．掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算 二、实验基本原理 1.熟悉MATLAB环境: MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。 2.掌握MATLAB常用命令 表1 MATLAB常用命令 变量与运算符 3．1变量命名规则 3．2 MATLAB的各种常用运算符 表3 MATLAB关系运算符 表4 MATLAB逻辑运算符 | Or 逻辑或 ~ Not 逻辑非 Xor逻辑异或 符号功能说明示例符号功能说明示例 ：1:1:4;1:2:11 . ；分隔行.. ，分隔列… （）% 注释 [] 构成向量、矩阵！调用操作系统命令 {} 构成单元数组= 用于赋值 的一维、二维数组的寻访 表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式 三、主要仪器设备及耗材 计算机 四．实验程序及结果 1、新建一个文件夹（自己的名字命名，在机器的最后一个盘符） 2、启动MATLAB，将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。 3、学习使用help命令。 物流系统建模与仿真 单服务台排队系统仿真研究报告 ——选大学A区门口中国银行分行某一服务窗口为单服务台排队系统研究对象一、系统基本背景 社会的进步越来越快，人们的生活节奏也随之越来越快。在科技的发展，新技术的普及下, 我国的银行业以计算机和信息技术、互联网技术为前提, 通过大量资金和科技的投入, 不断地开发出新产品和新业务。另外有网上银行、支付宝等新业务的出现, 大大提高了工作效率。然而现代的金融服务并不是都可以靠刷卡来解决, 许多技术还不完善, 这些新技术也并不适合所有顾客群,去银行办理业务的顾客仍然经常性地出现排队现象。顾客等待时间过长, 造成顾客满意度下降, 矛盾较为突出, 因此本报告试利用单服务台排队论的方法, 定性定量地对具有排队等候现象的银行服务系统进行统计调查与分析研究,希望能帮助改进银行工作效率, 优化系统的运营。 本报告研究对象为中国银行大学处分行某一服务窗口，数据取自银行唯一非现金业务柜台。研究对象的选取虽然不是最典型的，但是综合考虑了研究地域围和小组成员作业时间有限，另有其他方案由于各种原因无法进行，故选择离学校 较近的有代表性的中国银行中的服务窗口作为最终方案。 中国银行简介：中国银行是中国历史最为悠久的银行之一，在大家对银行的概念中有着一定地位。中国银行主营传统商业银行业务，包括公司金融业务、个人金融业务和金融市场业务。公司业务以信贷产品为基础，致力于为客户提供个性化、创新的金融服务和融资、财务解决方案。个人金融业务主要针对个人客户的金融需求，提供包括储蓄存款、消费信贷和银行卡在的服务。作为中国金融行业的百年品牌，中国银行在稳健经营的同时，积极进取，不断创新，创造了国银行业的许多第一，在国际结算、外汇资金和贸易融资等领域得到业界和客户的广泛认可和赞誉。 二、系统描述 该银行工作时间为上午8：30至下午16：30（周一至周日），另周末不办理对公业务，属于每天8小时工作制。系统调查对象为银行唯一非现金业务柜台，可知到达的顾客中，需要办理非现金业务的顾客在正常现金业务柜台忙碌的情况下可以选择该服务台。在队列中，等待服务的顾客和服务台构成了一个排队系统。由于银行前台出纳员逐个接待顾客，当顾客较多的时候就会出现排队等待的现象。其中，顾客的到达是随机的，每两个先后到达的顾客的到达间隔时间是不确定的。 本排队系统用顾客的数目、到达模式、服务模式、系统容量和排队规则来描述。 为探求此排队系统的规律, 首先需确定顾客流在一定时间到达的概率分布 单服务台排队系统仿真报告 一、模型准备 1、 顾客到达特性 在该系统中，顾客的到达规模（成批到达还是单个到达）是单个到达，假设顾客到达率Ai 服从均值为 的指数分布，即 2、 顾客服务时间 顾客服务时间为Si ，服从指数分布，假设均值为 ，即 二、 仿真模型设计 1、 元素定义（Define ） 本系统的元素定义如表1所示。 2、 元素可视化设置（Display ） 本系统中各个元素的显示特征定义设置如图2所示： min 5=A βA s A e A f ββ/)(-= ) 0(≥A min 4=s βS A S e S f ββ/)(-= ) 0(≥S 图2 各元素的显示特征 （1）Part元素可视化设置 在元素选择窗口选择customer元素，鼠标右键点击Display，跳出Display 对话框（图3），设置它的Text（图4）、Icon（图5）。 图3 Display对话框 图4 Display Text对话框 图5 Display Icon对话框 （2）Buffer元素可视化设置 在元素选择窗口选择paidui元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框（图3），设置它的Text、Icon、Rectangle（图6）。 图6 Display Rectangle对话框 （3）Machine元素可视化设置 在元素选择窗口选择Fuwuyuan元素，鼠标右键点击Display，跳出Display 对话框（图3），设置它的Text、Icon、Part Queue（图7）。 图7 Display Part Queue对话框 （4）Variable元素可视化设置 在元素选择窗口选择Jifen0元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框（图3），设置它的Text 、Value（图8）。 图8 Display Value对话框 实验3--- 多服务台排队系统的仿真 姓名：学号： 一、目标任务 已知一个系统有N 个服务员，能力相等，服务时间服从指数分布。顾客的到达时间间隔服从指数分布。用Monte-Carlo 仿真，分别求按下列方案的总体平均排队时间： ①M|M|N 。 ②N 个单通道系统并列，按1/N 概率分裂到达流。 ③N 个单通道并列，挑选最短的队。 要求： ①给出程序设计的过程。 ②如果采用固定的N,则要求N>2。 ③至少取p二和p二两种强度运行程序。 ④对结果进行分析。 二、编程语言 Matlab 三、关键代码 N = 3; % 服务员人数 r = 6; % 顾客到达流强度 u = 20; % 服务员服务强度 T = 1000000; % 仿真运行时间 avg_wait_time = []; % 平均等待时间 for i=1:100 % 模拟排队函数 server_time = [, , ]; % 用来保存服务员下一空闲时间 time = 0; % 绝对时钟，初始为 0 client_num = 0; % 顾客总数，初始为 0 CRTime = 0; % 顾客到达时间间隔 ServeTime = 0; % 顾客服务时间 server_id = 0 ; % 当前进入排队窗口的服务员编号 total_wait_time = 0;% 系统中到达顾客的总等待时间 while 1 按 1..N 的顺序循环排入服务 员窗口 if server_id ==0 server_id = N; end if server_time(1, server_id) <= time % 如果当前 server_id 号 服务员空闲， 则直接接收服务 server_time(1, server_id) = time + ServeTime; % 服务员下 一空闲时间为当 前绝对时钟加上当前服务时间 else % 否则所有服务员都在忙碌，顾客要排队等候 total_wait_time = total_wait_time + server_time(1, server_id) - time; % 顾客排队等候时间为当前服务员下一空闲时间减去绝对时 钟 server_time(1, server_id) = server_time(1, server_id) + ServeTime; end end avg_wait_time = [avg_wait_time, total_wait_time/client_num]; end % 计算平均等待时间 mean_avg_wait_time = mean(avg_wait_time); CRTime = exprnd(1/r); % 按指数分布产生顾客到达时间间隔 time = time + CRTime; % 更新系统的绝对时钟 if time > T break; end client_num = client_num + 1; % 顾客数加 1 ServeTime = exprnd(1/u); % 按指数分布产生顾客服务间隔 server_id = mod(client_num, N); % 课程名称：数学建模与数学实验学院： 专业： 姓名： 学号: 指导老师： 利用Monte Carlo方法模拟单服务台排队系统和多服务台排队系统 摘要 蒙特卡罗方法（Monte Carlo）又称统计模拟法随机抽样技术，是一种随机模拟方法，以概率和统计理论方法为基础的一种计算方法，是使用随机数（或更常见的伪随机数）来解决很多计算问题的方法。将所求解的问题同一定的概率模型相联系，用电子计算机实现统计模拟或抽样，以获得问题的近似解。本文通过两个具体的服务机构为例，分别说明如何利用蒙特卡洛方法模拟单服务台排队系统和多服务台排队系统。 单服务台排队系统（排队模型之港口系统）：通过排队论和蒙特卡洛方法解决了生产系统的效率问题，通过对工具到达时间和服务时间的计算机拟合，将基本模型确定在//1 M M排队模型，通过对此基本模型的分析和改进，在概率论相关理论的基础之上使用计算机模拟仿真（蒙特卡洛法）对生产系统的整个运行过程进行模拟，得出最后的结论。 多服务台排队系统（开水供应模型）：为了解决水房打水时的拥挤问题。根据相关数据和假设推导，最终建立了多服务窗排队M/G/n模型，用极大似然估计和排队论等方法对其进行了求解，并用Matlab软件对数据进行了处理和绘图。用灵敏度分析对结果进行了验证。本模型比较完美地解决了水房排队拥挤问题，而且经过简单的修改，它可以用于很多类似的排队问题。 关键词：蒙特卡洛方法，排队论，拟合优度，泊松流，灵敏度分析。 一、问题重述 港口排队系统：一个带有船只卸货设备的小港口，任何时间仅能为一艘船只卸货。船只进港是为了卸货，响铃两艘船到达的时间间隔在15分钟到145分钟变化。一艘船只卸货的时间有所卸货物的类型决定，在15分钟到90分钟之间变化。 开水供应系统：学院开水房的供水时间有限，水房面积有限，水管易受水垢堵塞。根据调查数据可知：通畅时几乎无人排队，堵塞时水房十分拥挤。由此可以看出水房设计存在问题，我们可以把开水房看成是一个随即服务系统，应用排队论的方法对系统运行状态做定量的描述。 二、基本假设 港口排队系统：通过对问题的重述，那么，每艘船只在港口的平均时间和最长时间是多少？ 若一艘船只的等待时间是从到达到开始卸货的时间，每艘船只的平均等待时间和最长等待时间是多少？ 卸货设备空闲时间的百分比是多少？ 船只排队最长的长度是多少？ 开水供应系统： 假设Ⅰ、顾客流满足参数为λ的Poisson分布，其中λ为单位时间到达的顾客平均数。每个顾客所需的服务时间相互独立，顾客流是无限的，在观测期间平稳。 假设Ⅱ、排队方式为单一队列的等候制，先到先服务。虽然水房内有多个服务台，每个服务台都有自己的队列，但同时顾客总是自由转移到最短的队列上，不可能出现有顾客排队而服务器空闲的情况。本文最后对两种排队方式的比较也表明这一假设是合理的。 假设Ⅲ、水房共有20个并联的服务台（水龙头），设每个服务台的服务时间服从某个相同的分布，t和σ分别是服务时间的均值和均方差，γ=σ/ t为偏离系数。由于锅炉及输水管容量的限制，使t依赖于正在进行服务的水龙头个数m，设此时平均服务时间t(m)。且存在一临界值当m<= m0 时，t(m)为常数 计算机基础理论实验四 简单控制系统python仿真实验 学号：13 姓名： 陈严 实验日期：2012/5/24 实验目的：学习计算机仿真的方法。 实验内容：1.建立test.py文件，运行test.py,分析实验结果； 2.为每一行代码写一个注释 系统如上图，鼓风机吹出风需要经过阀门才能到达风轮；而风轮的转速会影响到杠杆位置间接影响到阀门开度。鼓风机的输入为正作用；风轮以至阀门的影响为负作用（或负反馈）。 代码： #coding=utf-8 #系统参数 a=0.1 b=1.0 #系统结构，F：鼓风机的风力; F1：实际输入风力；W：风轮转速 def WW(): return a*F1 //*每次输入的风力 def FF1(): return F-b*W //*杠杆所得到的力 #初始条件 F1=2 //*实际输入风力为2 W=0.2 //*风轮转速为0.2转每秒 print F1,W //*输入实际风力和转速 #鼓风机风力正常 F=2.2 //*鼓风机的风力为2.2 print "鼓风机风力",F //*输出鼓风机的风力 #随着时间增加 for t in xrange(20): //*返回一个迭代序列 F1,W=FF1(),WW() //*将风力和转速进行更新 print F1,W //*输出更新后的风力和转速#鼓风机风力偏大 F=2.3 //*当鼓风机的风力为2.3时print "鼓风机风力",F #随着时间增加 for t in xrange(20): //*返回迭代列20次 F1,W=FF1(),WW() //*再次更新 print F1,W //*输出实际风力和转速 #鼓风机风力偏小 F=2.2 //*当风力为2.2时 print "鼓风机风力",F #随着时间增加 for t in xrange(20): //*在f=2.2时，再次迭代 F1,W=FF1(),WW() print F1,W 实验结果： 单服务台系统MATLAB仿真 学号：15 姓名：缪晨 一、引言 排队是日常生活中经常遇到的现象。通常 ,当人、物体或是信息的到达速率大于完成服务的速率时 ,即出现排队现象。排队越长 ,意味着浪费的时间越多 ,系统的效率也越低。在日常生活中 ,经常遇到排队现象 ,如开车上班、在超市等待结账、工厂中等待加工的工件以及待修的机器等。总之 ,排队现象是随处可见的。排队理论是运作管理中最重要的领域之一 ,它是计划、工作设计、存货控制及其他一些问题的基础。Matlab是 MathWorks公司开发的科学计算软件 ,它以其强大的计算和绘图功能、大量稳定可靠的算法库、简洁高效的编程语言以及庞大的用户群成为数学计算工具方面的标准 ,几乎所有的工程计算领域 ,Matlab都有相应的软件工具箱。选用 Matlab软件正是基于 Matlab的诸多优点。 二、排队模型 三．仿真算法原理 （1）顾客信息初始化 根据到达率λ和服务率μ来确定每个顾客的到达时间间隔和服务时间间隔。服务间隔时间可以用负指数分布函数exprnd()来生成。由于泊松过程的时间间隔也服从负指数分布, 故亦可由此函数生成顾客到达时间间隔。需要注意的是exprnd()的输入参数不是到达率λ和服务率μ而是平均到达时间间隔 1/λ和平均服务时间1/μ。 根据到达时间间隔 ,确定每个顾客的到达时刻. 学习过C 语言的人习惯于使用FOR循环来实现数值的累加, 但FOR循环会引起运算复杂度的增加而在MATLAB 仿真环境中, 提供了一个方便的函数cumsum() 来实现累加功能读者可以直接引用对当前顾客进行初始化。第1 个到达系统的顾客不需要等待就可以直接接受服务其离开时刻等于到达时刻与服务时间之和。 （2）进队出队仿真 在当前顾客到达时刻，根据系统内已有的顾客数来确定是否接纳该顾客。若接纳则根据前一顾客的离开时刻来确定当前顾客的等待时间、离开时间和标志位；若拒绝，则标志位置为0. 流程图如下： 四、程序实现 单服务台服务，服务参数M/M/1，λ=μ=，排队规则为FIFO，以分为单位，仿真时间240分钟。 仿真程序代码如下 %总仿真时间 Total_time = 240; %到达率与服务率 1、编程实现一个“银行排队模拟系统” 思想： 程序等待标准输入，若检测到有标准输入，则创建对应的进程。 如果目前等待态的进程个数等于座位数，在门外等待（即放入消息队列等待创建）；若目前阻塞的进程个数小于座位数则进程阻塞。 与此同时，检测等待态的进程个数小于座位数，消息队列中存在消息，则从消息队列中取出一条消息，同时创建一个新进程。 本程序使用信号量进行进程间通信，使用消息队列存储从stdin输入的消息。 设置一信号量，标示大厅中座位。 设置一消息队列，标示在门外等待。 本程序，没有实现，老师所说的，“窗口进程”。只是在主控进程中，对S3，S4进行了操作来实现与子进程的通信。 相当于，主控进程作为一个窗口进程，来处理各个客户进程。 由于，想要做到，在同一时间，主控进程最多只有两个子进程（客户进程）在执行，其他的都在阻塞状态，因此，本程序，将S3的初始值设置为2 1) 该程序模拟客户到银行取号-排队-被叫号-被服务的过程； 2) 程序执行流程如下： Step1: 客户到达银行，并从取号机取号； Step2: 如果大厅中有空闲座位，则座下等待，否则，在大厅外等待； Step3: 银行职员如果发现有客户等待，则依次叫号服务，否则休息； Step4: step1-step4重复执行 3) 大厅中座椅数量为20个； 4) 服务窗口为2个； 5) “客户到来”通过命令行输入客户名字模拟； 6) 为了模拟实际情况，每个客户服务时间不小于20秒，可随机 确定； 7) 程序顺序列出不同窗口服务客户的：名称，窗口号，服务时间2、提示 1) 需一个主控进程，随时监控客户到来，并为之创建进程； 2) 取号机应视为互斥型临界资源 3) 座椅应视为临界资源 4) 客户等待及被叫号应视为进程间同步过程 主控进程（serve.c）执行流程图： matlab 单服务台排队系统实验报告 一、实验目的 本次实验要求实现M/M/1单窗口无限排队系统的系统仿真，利用事件调度法实现离散事件系统仿真，并统计平均队列长度以及平均等待时间等值，以与理论分析结果进行对比。 二、实验原理 根据排队论的知识我们知道，排队系统的分类是根据该系统中的顾客到达模式、服务模式、服务员数量以及服务规则等因素决定的。 1、 顾客到达模式 设到达过程是一个参数为λ的Poisson 过程，则长度为t 的时间内到达k 个呼 叫的概率 服从Poisson 分布，即 e t k k k t t p λλ-= !)()(，?????????=,2,1,0k ，其中λ>0为一 常数，表示了平均到达率或Poisson 呼叫流的强度。 2、 服务模式 设每个呼叫的持续时间为i τ，服从参数为μ的负指数分布，即其分布函数为 {}1,0t P X t e t μ-<=-≥ 3、 服务规则 先进先服务的规则（FIFO ） 4、 理论分析结果 在该M/M/1系统中，设λρμ= ，则稳态时的平均等待队长为1Q ρλ ρ= -，顾客 的平均等待时间为 T ρμλ= -。 三、实验内容 M/M/1排队系统：实现了当顾客到达分布服从负指数分布，系统服务时间也服 从负指数分布，单服务台系统，单队排队，按FIFO 方式服务。 四、采用的语言 MatLab 语言 源代码： clear; clc; %M/M/1排队系统仿真 SimTotal=input('请输入仿真顾客总数SimTotal='); %仿真顾客总数；Lambda=0.4; %到达率Lambda； Mu=0.9; %服务率Mu； t_Arrive=zeros(1,SimTotal); t_Leave=zeros(1,SimTotal); ArriveNum=zeros(1,SimTotal); LeaveNum=zeros(1,SimTotal); Interval_Arrive=-log(rand(1,SimTotal))/Lambda;%到达时间间隔Interval_Serve=-log(rand(1,SimTotal))/Mu;%服务时间 t_Arrive(1)=Interval_Arrive(1);%顾客到达时间 ArriveNum(1)=1; for i=2:SimTotal t_Arrive(i)=t_Arrive(i-1)+Interval_Arrive(i); ArriveNum(i)=i; end t_Leave(1)=t_Arrive(1)+Interval_Serve(1);%顾客离开时间LeaveNum(1)=1; for i=2:SimTotal if t_Leave(i-1)单服务台排队系统的仿真
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