系统仿真技术第二章.ppt

e. 离散事件系统模型 与连续系统相一致，离散事件系统建模过程中，也有几种与建模相关的重要元素。 实体：临时性实体与永久性实体； 事件：系统状态发生变化的行为； 活动：两个相邻的事件间引起系统状态变化的过程； 进程：描述实体在系统中历经的整个过程； 仿真时钟：仿真时钟是用于设置仿真的时间变量。 3 系统建模的方法论 1. 系统数学模型的作用 无论是纯科学领域或是工程实践方面的研究，系统模型的作用体现在两个方面，即提高人们对事物的认识水平，增强人们处理事物或对事物的决策能力。 系统的模型为人们提供了一个准确的、易于理解的形式。因此，当将系统的信息用模型的形式传递给他人时，可以减少误解。系统模型可以辅助人们思考，当系统模型被综合成公理或定律时，使人们对类似的系统更容易理解，并启发人们进行有意义的试验。 管理、控制和设计是人们对系统进行干预的三个不同的层次，利用系统模型可以对系统有更好的理解和把握，确定管理的目标和大致的行为方向，决定控制水平或选择设计方案，提高对系统干预的成功把握，即提高决策和干预能力。 2. 系统建模的依据 建模必须依据与系统有关的信息，主要有三类信息源： a. 建模目的 事实上，一个系统模型只能对所研究的系统给出一个非常有限的映象。另一方面，一个系统中有多个研究目的，从而造成系统的描述不唯一。建模目的对模型的形式有很大的影响。在不同的建模目的下，同一个行为有时可定义为系统的内部作用，有时又可以定义为系统边界上的输入变量。同样，如果仅需了解系统与外界的相互作用关系，那么可以建立一个以输入为主的系统外部行为模型。而若希望了解系统的内在活动规律，就要设法建立一个描述系统输入集合、状态集合及输出集合之间关系的内部结构状态模型。由此可以看出，建立系统模型的目的是建模过程的主要信息来源之一。 b. 先验知识 很多实际系统的内容是已经被前人研究过的，而且一些部分经过长期的研究已经集累了丰富的知识并形成了一个科学分支。在这个分支中已经发现了许多原理、定理和常用的模型。前人研究的成果可以作为后人解决问题的起点。因此在系统建模过程中可以从与系统有关的已有知识出发，提高建模的速度和正确性。如果相同或相关的过程已经为其他建模者为了类似的目的而仅需过分析，而且证明结论是正确的，那么就没有必要重复这部分工作，可以将这些先验知识作为建模的信息来源。 c. 实验数据 建模过程的信息来源，也可通过对系统进行实验和观测获得。在系统建模过程中，仅有先验知识是不够的。先验知识，尤其是与系统相关学科中的原理和定理是带有普遍性的，而实际系统除了适应普遍的原理之外，还有其特殊性。既使是两个相同的系统，在不同的环境条件下，所表现出的特性也不会完全一样。因此对实际系统的实验和测量是掌握系统自身特性的重要手段。通过实验可以获得一定数量的实验数据，这些实验数据是建立系统模型的又一个重要来源。 3. 系统模型的可信性 模型的可信度就是指模型的真实程度。模型的可信性分析是一个十分复杂的问题，它既取决于模型的种类，又取决于模型的构造过程。 如果模型的主要信息来源是先验知识，则模型描述的可信性就取决于先验知识的可信度。 如果模型的主要信息来源是实验数据，则可信性分析归结为模型行为与真实系统行为之间的比较。 模型在系统目标方面的可信性也是非常重要的。一个模型只有在它用于原定的目标时才能体现出它的实际意义。从实践的观点出发，如果运用一个模型能够达到系统预期的目标，那么这个模型就是成功的。一个在实际上可信的模型应当满足所有可能的研究目的。建立如此的综合模型是困难的，可行的办法是分别建立满足各个目标的模型群。 4. 系统建模的途径 a．模型建立的途径 建模技术的运用在于利用不同的信息源构造满足系统目标的模型。根据模型信息源的不同，建模的途径主要有演绎法和归纳法两种。 在具体情况下，建模的途径一般为： (1) 对于内部结构和特性清楚的系统，即所谓的白盒系统，可以利用一些已知的基本定理，经过分析和演绎导出系统模型； (2) 对于内部结构和特性不清楚或不很清楚的系统，即所谓的黑盒或灰盒系统，如果允许直接进行实验性观测，则可以假设模型并通过实验对假设的模型加以验证和修正； (3) 对那些属于黑盒但又不允许直接实验观测的系统，则可以采用数据收集和统计归纳的方法来假