离散事件系统建模与仿真第二版课后习题答案
系统建模与仿真习题2及答案
系统建模与仿真习题二及答案1. 考虑如图所示的典型反馈控制系统框图(1)假设各个子传递函数模型为66.031.05.02)(232++-+=s s s s s G ，s s s G c 610)(+=，21)(+=s s H 分别用feedback （）函数以及G*Gc/(1+G*Gc*H)（要最小实现）方法求该系统的传递函数模型。
(2) 假设系统的受控对象模型为s e s s s G 23)1(12)(-+=，控制器模型为 ss s G c 32)(+=，并假设系统是单位负反馈，分别用feedback （）函数以及G*Gc/(1+G*Gc*H)（要最小实现）方法能求出该系统的传递函数模型？如果不能，请近似该模型。
解：（1）clc;clear;G=tf([2 0 0.5],[1 -0.1 3 0.66]);Gc=tf([10 6],[1 0]);H=tf(1,[1 2]);G1=feedback(G*Gc,H)G2=G*Gc/(1+G*Gc*H)Gmin=minreal(G2)结果：Transfer function:20 s^4 + 52 s^3 + 29 s^2 + 13 s + 6s^5 + 1.9 s^4 + 22.8 s^3 + 18.66 s^2 + 6.32 s + 3Transfer function:20 s^8 + 50 s^7 + 83.8 s^6 + 179.3 s^5 + 126 s^4 + 57.54 s^3 + 26.58 s^2 + 3.96 ss^9 + 1.8 s^8 + 25.61 s^7 + 22.74 s^6 + 74.11 s^5 + 73.4 s^4 + 30.98 s^3+ 13.17 s^2 + 1.98 s Transfer function:20 s^4 + 52 s^3 + 29 s^2 + 13 s + 6s^5 + 1.9 s^4 + 22.8 s^3 + 18.66 s^2 + 6.32 s + 3(2)由于s c e s s s s G s G 232)1(3624)(*)(-++= 方法1：将s e 2-转换为近似多项式。
建模仿真第六讲_离散系统的建模与仿真[timewl]
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f 2 (t ) = e t
1.服务员利用率(即顾客要等待的概率)
ρ=
平均服务时间 1/ λ = = 平均到达时间间隔 1 / λ
9
2010年6月16日星期三
离散系统的建模与仿真
2.服务员空闲率(即顾客不等待的概率)
P0 = 1 ρ
3.系统中的平均顾客数(包括正在接受服务中的顾客)
2010年6月16日星期三
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离散系统的建模与仿真
三.排队服务系统仿真
(一)模型的表示 A/B/C/D/E 其中 A:到达模式.即服务对象到达的某种概率分布,如 泊松分布, Erlang分布等. B:服务模式,服务时间的概率分布. C:并行服务员数目. D:系统的容量.即队列的最大长度. E:排队规则,如FIFO ,LIFO等
11
离散系统的建模与仿真
离散系统的仿真例题
排队系统仿真 1.顾客到达:时间间隔平均值为 的指数分布 λ λt δ (t ) = λe 1 服务时间取值为 的指数分布
1
δ (t ) = e t
2.产生事件发生随机数: 先求分布函数
F ( x) = ∫ λe λt dt = 1 e λx
0
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离散系统的建模与仿真
e.扫描事件表.若超过T,结束.否则,如果是服 务结束,置服务员为空闲,检查队列,如队列不 空,到d;如果是顾客到达,到c.
2010年6月16日星期三
15
离散系统的建模与仿真
在单队中的入队,离队操作
开始 是 对该事件作 有关汇总 插入队列 队列加长 否 置服务员为忙 开始 队列空 按排列规则 选出事件 置服务员为闲 确定服务时间 队长减1 处理事件 结束 单队单服务员入队操作
UML系统建模基础教程(第2版) 习题答案
（7）Rational统一过程作为一种软件工程过程为开发组织提供了如何在开发过程中如何对软件开发的任务进行严格分配、如何对参与开发的人员职责进行严格的划分等方法。按照预先制定的计划，这些计划包括项目时间计划和经费预算，开发出高质量的软件产品，并且能够满足最终用户的要求。Rational统一过程提供了一种以可预测的循环方式进行软件开发的过程、一个用来确保生产高质量软件的系统产品、一套能够被灵活改造和扩展的过程框架和许多软件开发最佳实践，这些都使Rational统一过程对现代软件工程的发展产生了深远的影响。
（4）用例粒度
（5）组成部分系统外部
2.选择题
（1）D
（2）A C D
（3）C
（4）C
（5）D
3.简答题
（1）识别用例的最好方法就是从分析系统参与者开始，在这个过程中往往会发现新的参与者。当找到参与者之后，我们就可以根据参与者来确定系统的用例，主要是看各参与者如何使用系统，需要系统提供什么样的服务。对于这个被选出的用例模型，不仅要做到易于理解，还要做到不同的涉众对于它的理解是一致的
第二章
1.填空题
（1）依赖泛化关联实现
（2）视图图模型元素
（3）实现视图部署视图
（4）构造型标记值约束
（5）规格说明修饰通用划分
2.选择题
（1）D
（2）C
（3）A
（4）A B
（5）D
3.简答题
（1）在UML中，定义了四种基本的面向对象的事物，分别是结构事物、行为事物、分组事物和注释事物等。
（2）构件种类有：源代码构件、二进制构件和可执行构件。
建模仿真复习题(有答案)
7. 仿真时钟的概念及特点？ 概念：仿真过程中的当前时间值记在一个特殊变量中，称为仿真时钟 特点： 1）仿真时钟不过就是一个记录当前时间的变量。 2）与实际时间不同，仿真时钟并不是连续推进、均匀取值的，而是从当前事件 的发生时间跳跃到下一个事件的发生时间。因为相继两个事件之间系统状态没有 发生变化，所有也就没有必要让仿真时钟遍历这两个事件间的时间。 3）仿真时钟和未来事件表之间是密不可分的。在仿真初始化和处理完每个事件 之后，会从未来事件表中移出顶端记录（即下一个要发生的事件），然后将仿真 时钟推进到该事件的发生时间（该时间值是事件表记录的数据项之一） 所移出的记录中的信息（包括实体标识、事件发生时间、以及事件类型）则用于 处理该事件。 如何对事件加以处理取决于该事件的类型和系统当时所处的状态，但一般说来可 以包括更新有关变量和统计累加器、改变实体属性、将所生成的新事件插入未来 事件表
17. 建模与仿真输入数据的分布拟合过程包括哪些步骤? 1）收集原始数据 2）数据检验 独立性检验 同质性检验 平稳性检验 3）辨识分布类型 4）参数估计 5）拟合优度检验
18. 自相关图的概念及作用？ 概念：自相关图是反映数据间相关系数（在-1 和 1 间取值）的图； 作用：若所有相关系数都接近于 0，则数据独立（随机）；若某些相关系数接近 1 或者-1，则数据存在自相关，不独立。
4. 现代可视化仿真软件的分类、特点和发展趋势？（？） 通用语言：VB，C，C++，Fortran 等 通用仿真语言：GPSS， SIMSCRIPT，SLAM，SIMAN 等 电子表格及其插件：Excel, @Risk（Excel 插件）， Crystal Ball （Excel 插 件）等 可视化仿真软件包：ExtendSim，Arena，Promodel，Witness，Anylogic，Flexsim， Automod，eM-Plant 等 仿真的未来发展： 虚拟现实 接口改进 更好的动画 多主体仿真
离散事件系统建模与仿真学习报告
《离散事件系统建模与仿真》课程学习报告课程名称离散事件系统建模与仿真学生姓名学生班级测控学生学号 2012指导老师时间离散事件系统建模与仿真摘要离散事件系统仿真是现代仿真技术的主要研究热点之一。
离散事件系统是一类在工程技术、经济、军事等领域常见的系统，它们的状态在一些不均匀的离散时刻发生变换且状态变换的内部机制比较复杂，往往无法用常规的数学方法来描述。
离散事件系统仿真是当前研究这一类系统的最有用处的方法之一。
要对系统进行仿真研究，首先需要建立系统的仿真模型。
笔者比较详细地探讨了离散事件系统仿真建模的核心——仿真流程管理、离散事件系统的三种仿真建模策略，即：事件调度法、活动扫描法、进程交互法。
关键词：离散事件系统，仿真建模，仿真策略，系统仿真，事件调度法1 基本概念1.1 系统仿真与系统系统仿真是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算机和各种专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实的或假想的系统进行动态研究的一门多学科的综合性技术口]。
相似论是系统仿真的主要理论依据。
系统仿真研究的对象是系统。
系统是指具有某些特定功能、按照某些规律结合起来、互相作用、互相依存的所有事物的集合或总和。
任何系统都存在三方面需要研究的内容，即实体、属性和活动。
实体是存在于系统中的每一项确定的物体。
属性是实体所具有的每一项有效的特性。
活动是导致系统状态发生变化的一个过程。
活动是在一段时间内发生的情况，活动反映了系统的变化规律。
存在系统内部的实体、属性和活动组成的整体称为系统的状态。
处于平衡状态的系统统称为静态系统，状态随时间不断变化着的系统为动态系统。
根据系统状态的变化是否连续可将系统分为连续系统和离散系统及连续离散混合系统。
连续系统的状态变量是连续变化的。
离散系统包括离散时间系统和离散事件系统，离散时间系统的状态变量是间断的，但是它和连续系统具有相似的性能，它们的系统模型都能用方程的形式加以描述。
(完整)系统建模与仿真习题答案(forstudents)
第一章习题1-1什么是仿真？它所遵循的基本原则是什么？答：仿真是建立在控制理论，相似理论，信息处理技术和计算技术等理论基础之上的,以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行试验，并借助专家经验知识，统计数据和信息资料对试验结果进行分析和研究，进而做出决策的一门综合性的试验性科学。
它所遵循的基本原则是相似原理。
1-2在系统分析与设计中仿真法与解析法有何区别?各有什么特点?答：解析法就是运用已掌握的理论知识对控制系统进行理论上的分析，计算。
它是一种纯物理意义上的实验分析方法,在对系统的认识过程中具有普遍意义。
由于受到理论的不完善性以及对事物认识的不全面性等因素的影响，其应用往往有很大局限性.仿真法基于相似原理，是在模型上所进行的系统性能分析与研究的实验方法.1-3数字仿真包括那几个要素？其关系如何？答: 通常情况下，数字仿真实验包括三个基本要素，即实际系统，数学模型与计算机。
由图可见，将实际系统抽象为数学模型，称之为一次模型化，它还涉及到系统辨识技术问题,统称为建模问题；将数学模型转化为可在计算机上运行的仿真模型，称之为二次模型化，这涉及到仿真技术问题，统称为仿真实验.1—4为什么说模拟仿真较数字仿真精度低？其优点如何?.答：由于受到电路元件精度的制约和容易受到外界的干扰,模拟仿真较数字仿真精度低但模拟仿真具有如下优点：（1）描述连续的物理系统的动态过程比较自然和逼真。
（2）仿真速度极快，失真小，结果可信度高。
（3）能快速求解微分方程.模拟计算机运行时各运算器是并行工作的，模拟机的解题速度与原系统的复杂程度无关.（4）可以灵活设置仿真试验的时间标尺，既可以进行实时仿真，也可以进行非实时仿真.（5）易于和实物相连。
1-5什么是CAD技术？控制系统CAD可解决那些问题？答：CAD技术，即计算机辅助设计（Computer Aided Design)，是将计算机高速而精确的计算能力,大容量存储和处理数据的能力与设计者的综合分析，逻辑判断以及创造性思维结合起来，用以加快设计进程，缩短设计周期，提高设计质量的技术.控制系统CAD可以解决以频域法为主要内容的经典控制理论和以时域法为主要内容的现代控制理论。
第7章 离散事件系统建模与仿真 《系统建模与计算机仿真》课件(下)
（4）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。
（5）活动：实体在两个时间之间保持某一状态的持续过程称为活动。
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7
(6)进程：由和某类实体相关的若干事件及若干活动组成，它用于描述一个临时实体 从进入系统到离开系统所经历的完整过程，包括期间发生的若干事件和若干项活动， 以及这些事件和活动之间的逻辑和时序关系。
(8)统计计数器 离散事件系统的状态随着事件的不断发生也呈现出动态变化过程，但仿真的主要 目的不是要得到这些状态是如何变化的。因为这种变化是随机的，某一仿真运行 得到的状态变化过程只不过是随机过程的一次取样，因而如果进行另一次独立的 仿真运行所得到的状态变化过程可能全是另外一种情况，它们只有在统计意义下 才有参考价值。
例：某理发店只有一名理发师。在正常的工作时间内，如果理发店没 有顾客，则理发师空闲；如果有顾客，则为顾客理发。如果顾客到达 理发店时，理发师正在为其他顾客服务，则新来的顾客在一旁排队等 候。显然，每个顾客到达理发店的时间是随机的，而理发师为每个顾 客服务的时间也是随机的，进而队列中每个顾客的等候时间也是随机 的。
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离散事件系统举例
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离散事件系统的基本概念
实体 统计计数器 事件
仿真时钟
离散事件系统
属性
进程 活动
状态
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（1）实体：实体是指有可区别性且独立存在的某种事物。
（2）事件：事件是引起系统状态发生变化的行为，它是在某一时间点上的瞬间行为。
（3）属性：实体的状态由它的属性的集合来描述，属性用来反映实体的某些性质。
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2
系统建模与仿真第7讲 离散事件系统仿真
离散事件系统中的实体分为临时实体与永久实体。临时实体 按照一定的规律不断地到达（产生），在永久实体作用下通 过系统，最后离开系统，整个系统呈现动态过程。
调度、物流问题应用、混合电梯群控系统 建模及新型优化调度、自动化仓库拣选路 径、旅游等。
离散事件系统仿真的基本要素
✓ 离散事件系统的特点：
• 系统中的状态只是在离散时间点上发生变化，而且 这些离散事件点一般是不确定的；
• 系统中的状态变化往往无法用数学公式表示； • 描述方式通常为图、表等接近自然语言的方式； • 动态仿真，时间是仿真中的一个关键变量；
离散事件系统仿真的基本要素
进程：由若干个有序事件及若干有序活动组成，描述了 它所包括的事件及活动间的相互逻辑关系及时序关系。
事件、活动、进程关系示意图
排队活事件
服务结束事件
DES系统举例
理发店： 分析其实体、状态、事件、活动
仿
引起系统状态发生变化的行为；离散事件系统本质是由事
真
事件
件驱动的（例：顾客到达事件使服务员状态由闲到忙，或使队列长度 加1 ）；事件的发生一般与某一类实体相联系，放在事件
的
表中管理，事件表通常记录事件类型、发生条件、时间及 相关实体的有关属性。
基
导致系统状态变化的一个过程为活动；活动表示两个可区
本
例如：银行服务系统是一种典型的离散事件系统，在等待 线上排队等待或正在接受服务的顾客数可作为系统的状态， 新顾客的到达或出纳员完成对一个顾客的服务就是可以使 系统状态发生变化的事件 …
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5/1A1 8/1A2 9/1D1 10/2A1
10
12 15 16 19 20 22 24 25
2A1
1D2 3A1 2A2 3D1 4A1 2D2 3A2 5A1
15/3A1
16/2D2 19/3D1 20/4A1 22/2D2 24/3A2 25/5A1 26/4D1 27/3D2
B21
B21 IDL E B13 B13 B22 B22 B14 B14
卡车到达
否
检查符合标准
是
卡车离开
进入码头
否
传送机队长相同
是
选择短队列进入
任选择一传送机 传送机为闲
是 否
否
货轮进入 队长相同
否 是 任选择一队列
排队等待
有卡车离开
排在队首
是
储罐为满
否
是
置传送带为闲 货轮等待
是 是 否
选择短队列进入 储罐等待 排队等待 排在队首
否 否 是 否 是
开始传送饲料入储罐 储罐为满
1 1 2 3
x4 5.510, x5 4.375, x6 3.408 x7 2.917, x8 2.693, x9 3.922 x10 4.303
样本均值为：
该分布的均值
x 3.671
E ( x)
xp( x)d ( x)
3
2
61 1 2 x2 ( x 2 x)d ( x) (2 x )d ( x) 3.667 3 2 2 3
3.1 有一个理发店,店中有两名理发师，每名理发师有一个理 发台。工作时间从早晨8：00到下午5：00，中午12:00_1:00 午餐时间。顾客随机到达，如果两名理发师都空闲，则由顾 客挑选一名理发师为其理发，如果都在为其他顾客理发，则 坐到队列较短的理发台前的椅子上等待(队长相同时任意选 择)，否则，由空闲的理发师为其理发。每个理发台前都有5 张为等待的顾客准备的椅子，如果顾客到达后发现椅子部坐 满了就会转身离去。每位顾客的理发时间是随机的。 试给出 1)系统的EFC模型
1 , 0 x 30 30
0 ,其 它
x〈0
x/30 ， 0≤x≤30 1 ， x〉30 乘客等待时间小于等于5min的概率为 p( x 5) p( x 0) p(15 x 20 )
则乘客等待时间大于5min的概率为
1 4 p( 5) 1 p( 5) 1 5 5
理发员
ok
enter
outside
queue
idle
lunch
ok
no
record
3.2 装有饲料的卡车来到码头。在码头的入口处过磅检查饲 料的重量，重量小于某一标淮的卡车不允许进入。假定卡车 的装载量和检查时间都是服从一定分布的随机变量。进入码 头的卡车开到一个传送机前，传送机共有3台，用于将车上 的饲料分别运送到3个对应的贮罐中。每个贮罐的容积那是 有限的，未卸完货的卡车需在传送机前排队等待。贮罐中的 饲料由货轮运走，每只货轮只从同一贮罐中装货。罐中无饲 料时排队等待。假定，卡车和货轮均选择最短的队列排队 (队长相同时任选)，试给出 1)系统的EFC模型 2)系统的ACD模型
：
利用反变换法求出 F ( x) 的反函数：
1 2 2 y,0 y 4 1 x F ( y) 6 2 3 3 y , 1 y 1 4
取2.7习题中的第一行10个随机数： 0.43，0.09，0.52，0.98，0.78，0.44，0.21，0.12，0.64，0.76. 则生成的随机变量如下： x F (0.43) 3.385, x 2.600, x 3.600
6.0 0.058 4.292
7.0 0.046 3.404
期望频数
计算统计量：
(2 13.32) 2 (6 10.656) 2 (12 8.51) 2 (16 6.808) 2 13.32 10.656 8.51 6.808 2 2 2 (21 5.404) (11 4.292) (6 3.404) 82.971 5.404 4.292 3.404
2
2 1 1 S ( n n ) 1 2
1 2
1 1 26.553 ( ) 8 8
1 2
1.261
由于 0.05，查表有 t0.05 (14) 2.145 。由于 t 1.261 2.145 所以不能拒绝均值相等的假设。
2.5[解答] 假定消息到达的间隔服从指数分布，由已知表的数据求出消 息达到的平均时间间隔
x 1 2 2 6 3 12 4 16 5 21 6 11 7 6 2 6 12 16 21 11 6
4.4
即时间间隔服从参数为
（0，0，1，0）
（0，0，0，1）
3.8
时 间
事件
当 前 将来 5/1A1 1A1 8/1A2，9/1D1， 1A2 1D1 10/2A1 12/1D2
售票员状 态
t IDL E IDL E B11 B11
t t
队列状 态
长度 0 0 1 0
下一最早事 件
0 5 8 9
IDL E B11 B11 B21
B21
B12 B13 B13 B22 B22 B14 B14 B14
1
1 0 1 0 0 0 0 1
12/1D2
14/2D1 16/2A2 19/3D1 20/4A1 22/2D2 24/3A2 25/5A1
时间 0 5 8 9 10 12 14 15 16 19 20 23 24 25
开始 窗口售票 电话服务 窗口售票
在显著水平为的条件下，由于，即时间间隔服从指数分布的假设被拒绝。
2.8[解答]对于
c0
的混合同余发生器，要达到极大周期，需满足 ；c与m互为质数。
a z p 1； m z k
对于
c0
的乘同余数发生器，由于
c0
，则无论怎么选择m，都不能满足c与m互质的条件，因而不可能达到极大周期， 但若乘子为 或 a 8 L 5 形式的整数，种子 0
பைடு நூலகம்
1 3000 3000
e
1
在完好使用2500小时后继续使用1000小时的概率为
p 2500 1000 1000 p( 1000) 1 F (1000) 1 1 e
1 1000 3000
e
1 3
2.3[解答]首先通过变量替换将其变换为标准 正态分布，此时 x F ( x) ( )
否
传送饲料入货轮 货轮装满
是
继续传送饲料入储罐 传送饲料完毕卡车离开 置传送带为闲
储罐为空
货轮离开
外部
卡车到达
入口
离开
不符合
检查称重
传送完毕
卡车
等待
符合
饲料送入传送带
卡车进入
准备
传 送 带
送饲料入储罐
传送带闲
储罐闲
储罐
离开
传送完毕
送饲料入货轮
货轮
外部 货轮到达 等待
3.5
3.6
3.7 （1）Petri网模型
库所集
a：机器坏，等待维修工维 修 b：机器修好 c：维修工空闲
变迁集
1：维修工开始在部件A上 维修 2：维修工结束在部件A上 维修 3：维修工开始在部件B上 维修
d：部件A由维修工维修
e：部件B由维修工维修
4：维修工结束在部件B上 维修
（2） （0，1，0，0）
（1，1，0，0）
（1，1，0，0）
2 1
8
yi y 4.375 i 1 8
8
1 8 1 8 2 2 2 S ( xi x ) 25.98 S2 ( yi y) 27.125 7 i 1 7 i 1
，
7 25.98 7 27.125 故 S 26.553 882 提出假设：设 H 0：1 2 计算统计量 t ( x y ) 7.625 4.375
p( x) e x , x 0 期望频数= p( x) 总频数 得到的期望值如下表：
时间
p ( x)
1 0.226 的指数分布 4.4
1.0 0.180 13.32
2.0 0.144 10.656
2
3.0 0.115 8.51
4.0 0.092 6.808
5.0 0.073 5.402
结束 电话服务
√（9） √
√（12）
√（16）
√
√（19） √（23）
√ √ √
√（27）
F (0) F (20) F (15) 1 5 1 30 30 5
2.2 由指数分布 可得
E ( )
1
3000
1 3000
1 x 3000 ,x 0 得 F ( x) 1 e 0, x 0
p( 3000 ) 1 F (3000 ) 1 1 e
顾客到达理发店 服务时间 是 否 两理发师都闲 是 选一理发师 一理发师为闲 是 选择该理发师 两队列长度相同 置理发师为忙 进入较短队列 顾客开始理发 顾客排队等待 顾客理完离去 有其他顾客离开 置理发员为闲 是 顾客排在队首 否 否 两队列长度都大于5 否 是 任意选择队列 否 离开 是
arrive 顾客 service
该式子即为生成随机变量的函数。 ，