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第5章系统仿真;内容简介：

系统模拟〔亦称系统仿真〕是指通过建立和运行系统的数学模型，来模仿实际系统的运行状态及其随时间变化的规律，以实现在计算机上进行试验的全过程。这是近30年来开展起来的一门新兴技术学科。公共管理的对象通常是社会、经济、军事等复杂系统，一般都不能通过真实的实验来进行分析、研究。因此，系统模拟技术就成为十分重要甚至必不可少的工具。三种根本的模拟方法及其模型，即蒙特卡洛模拟方法、排队模型、系统动力学模拟。通过蒙特卡洛〔MonteCarlo〕模拟可以具体了解管理系统模拟的根本原理及方法，排队模型表达了离散事件系统模拟的特点与规律，而系统动力学模拟那么是一种可以广泛应用于公共管理决策及政策分析的连续系统模拟方法。;5-1系统仿真概述;系统仿真根据模型不同：可以分为物理仿真、数学仿真和物理—数学仿真〔半实物仿真〕；

根据计算机的类别：可以分为模拟仿真、数字仿真和混合仿真；

根据系统的特性：可以分为连续系统仿真、离散系统仿真；

根据仿真时钟与实际时钟的关系：可以分为实时仿真、欠实时仿真〔比实际时钟慢〕和超实时仿真等。;模型的分类

〔1〕物理模型

指不以人的意志为转移的客观存在的实体，如：飞行器研制中的飞行模型；船舶制造中的船舶模型等。

〔2〕数学模型

是从一定的功能或结构上进行相似，用数学的方法来再现原型的功能或结构特征。

〔3〕仿真模型

指根据系统的数学模型，用仿真语言转化为计算机可以实施的模型。;仿真方法;在实际问题中，面对一些带随机因素的复杂系统，用分析方法建模常常需要作许多简化假设，与面临的实际问题可能相差甚远，以致解答根本无法应用。这时，计算机模拟几乎成为唯一的选择。;

计算机仿真的三要素及根本步骤〔内容〕

1、三要素

〔1〕系统：研究的对象

〔2〕模型：系统的抽象

〔3〕计算机：工具与手段

;仿真技术的应用与开展;3、原子能工业

模拟核反响堆

核电站仿真器用来训练操作人员以及研究异常故障的排除处理。

4、石油、化工及冶金工业

5、非工程领域

医学

社会学

宏观经济与商业策略的研究;应用??真技术的意义;3、快捷

提高设计效率：比方电路设计，服装设计等等。

4、具有优化设计和预测的特殊功能

对一些真实系统进行结构和参数的优化设计是非常困难的，这时仿真可以发挥它特殊的优化设计功能。

在非工程系统中〔如社会、管理、经济等系统〕，由于其规模及复杂程度巨大，直接实验几乎不可能，这时通过仿真技术的应用可以获得对系统的某种超前认识。;仿真技术的开展趋势;二、连续系统仿真

连续系统的特点是系统的状态随时间连续变化。其仿真过程可分为三个步骤：建立数学模型、建立仿真模型和编写仿真程序。

(1)建立数学模型连续系统的数学模型有三种描述方式：用微分方程描述模型，用传递函数描述模型以及用状态方程描述模型。

(2)?建立仿真模型

建立系统的数学模型后，应将数学模型转换为计算机能够接受的离散化模型，即仿真模型。连续系统的仿真可采用数值积分法或离散相似法。

(3)编写仿真程序仿真模型建立起来后，就可采用各种计算机语言，编写仿真程序。;连续系统模拟实例:追逐问题;三、离散系统仿真

离散事件系统是状态变量只在一些离散的时间点上发生变化的系统。其主要特征是随机性。

;例1在我方某前沿防守地域，敌人以一个炮排〔含两门火炮〕为单位对我方进行干扰和破坏．为躲避我方打击，敌方对其阵地进行了伪装并经常变换射击地点．;需要模拟出以下两件事：;2.符号假设;4.模拟结果;;6.结果比较;5.理论计算;一般系统仿真的根本步骤

包括三个根本的内容：建模 仿真实验结果分析;5-2离散事件系统仿真;排队论研究的根本问题

排队论研究的首要问题是排队系统主要数量指标的概率规律，即研究系统的整体性质，然后进一步研究系统的优化问题。与这两个问题相关的还包括排队系统的统计推断问题。

(1)通过研究主要数量指标在瞬时或平稳状态下的概率分布及其数字特征，了解系统运行的根本特征。

(2)统计推断问题，建立适当的排队模型是排队论研究的第一步，建立模型过程中经常会碰到如下问题：检验系统是否到达平稳状态；检验顾客相继到达时间间隔的相互独立性；确定效劳时间的分布及有关参数等。;(3)系统优化问题，又称为系统控制问题或系统运营问题，其根本目的是使系统处于最优或最合理的状态。系统优化问题包括最优设计问题和最优运营问题，其内容很多，有最少费用问题、效劳率的控制问题、效劳台的开关策略、顾客(或效劳)根据优先权的最优排序等方面的问题。

对于一般的排队系统运行情况的分析，通常是在给定输入与效劳条件下，通过求解系统