第1章 离散事件系统仿真

离散事件系统的建模与仿真研究离散事件系统（Discrete Event System，DES）是指由一系列离散事件组成的系统，其状态随时间点发生离散性的变化。

DES作为一种重要的描述和分析系统的工具，在工业、交通、通讯、金融等领域中得到了广泛的应用。

如何对离散事件系统进行建模和仿真研究，是当前研究的热点和难点之一。

一、离散事件系统建模离散事件系统的建模一般分为三个结构层次：事件层次、状态层次和行为层次。

1.事件层次事件层次是最高层次，定义了系统所有可能的事件和事件发生的时刻。

每个事件都有其自身的类型和时间戳，时间戳确定了事件发生的时刻。

对于同一类型的事件，可以区分其源头和目的地，进而描述事件之间的依赖关系。

2.状态层次在事件层次的基础上，系统的状态层次定义了系统中存在的状态集合，每种状态都有其自身的定义，包括了系统变量的取值，如流量、压力、速度等。

状态的改变是由事件的发生所触发的。

状态层次是描述系统的重要结构层次，不同状态之间可以描述系统运行的不同模式。

3.行为层次行为层次定义了事件与状态之间的关系，描述了事件发生所引起的状态变化。

在行为层次中，可以描述不同事件类型下的状态转移，以及每种状态下的事件类型和发生时间。

行为层次是系统的最底层，包含了所有可观测性质和系统性能的信息。

二、离散事件系统仿真仿真是模拟真实系统行为的过程，在离散事件系统研究中，仿真是验证模型正确性和性能指标的一种有效手段。

1.仿真方法离散事件系统仿真一般分为两种方法：基于事件驱动的仿真和流程中心仿真。

基于事件驱动的仿真是离散事件系统的常用仿真方法。

其基本思想是在仿真的过程中，以事件为驱动条件，在每个事件发生的时刻，进行状态的改变和事件的处理，从而实现系统状态的模拟。

基于事件驱动的仿真具有高效、灵活等优点，在应用中得到了广泛的应用。

流程中心仿真是基于业务逻辑流程的仿真方法。

该方法将流程看作系统的基本单位，通过对流程中各项任务的调度和业务逻辑的处理，得出系统的行为和性能指标。

《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。

离散事件系统仿真技术与实例概述离散事件系统仿真是一种模拟离散事件的技术，通过模拟系统中的事件和它们之间的相互作用来分析和优化系统的性能。

在实际应用中，离散事件系统仿真可以用于评估不同策略的效果，预测系统的行为，甚至设计新的系统。

本文将介绍离散事件系统仿真的基本原理和常用方法，并通过实例进行演示，帮助读者深入了解该主题。

离散事件系统仿真的基本原理离散事件系统仿真基于以下几个基本原理进行模拟：1. 离散事件离散事件是指在系统中发生的具体事件，它们可以是系统内部的操作，也可以是外部的输入。

离散事件系统通过跟踪和处理这些事件来模拟系统的运行过程。

2. 事件驱动仿真离散事件系统仿真是一种事件驱动的仿真方法。

系统在仿真过程中，根据当前的状态和已经发生的事件，确定下一个要处理的事件，并执行相应的操作。

这种方法可以更加准确地模拟实际系统的行为。

3. 随机性离散事件系统仿真通常包含一定的随机性。

系统中的事件往往是基于概率模型，具有一定的随机性。

这使得仿真结果更加真实，能够反映系统在不同条件下的不确定性和变化性。

4. 时间推进离散事件系统仿真通过推进时间来模拟系统的运行。

仿真过程中，系统的时间可以是离散的，也可以是连续的。

根据实际系统的特点，选择合适的时间推进策略对系统进行仿真。

离散事件系统仿真的方法和工具1. 事件扩展Petri网方法事件扩展Petri网是一种常用的离散事件系统仿真方法。

它将Petri网模型与离散事件模型结合起来，能够较好地描述事件之间的相互作用和系统的行为变化。

2. Agent-based仿真方法Agent-based仿真是另一种常用的离散事件系统仿真方法。

它将系统的各个组成部分建模为独立的智能体，并模拟它们之间的相互作用和决策过程。

Agent-based仿真在复杂系统的建模和分析中具有较好的灵活性和可扩展性。

3. 常用工具在离散事件系统仿真中，有许多常用的工具可供选择。

例如，Arena是一款功能强大的商业仿真软件，提供了丰富的建模和分析功能。

离散事件系统仿真与优化研究离散事件系统(Discrete Event System，DES)是研究对象在特定时间发生变化的系统。

离散事件系统的应用非常广泛，比如制造业，交通运输，金融业等等。

随着科技的不断进步，离散事件系统的仿真与优化研究也得到了很大的进展。

一、离散事件系统仿真研究离散事件系统仿真用于模拟系统的运行过程。

仿真可以帮助我们更好的理解系统结构和行为。

仿真器(Simulation Software)是离散事件系统仿真的主要工具，包括各种商用及自主开发的仿真软件。

例如，还有用于仿真离散连续系统(Dynamic Hybrid System)，平台Agent-based Simulation及FORCES PRO等。

仿真器可以生成各种不同的输入参数，例如，产品生产速率，设备可用率，故障频率等。

通过模拟各种可能的输入参数，仿真器能够帮助决策者评估系统的潜在性能。

二、离散事件系统优化研究离散事件系统优化可以通过仿真得到系统性能多样性，然后根据系统性能的优化目标，对系统进行建模和可行性分析。

优化的主要目标包括系统效率，生产效率，成本效益，可靠性等。

离散事件系统优化常见的方法包括MATLAB，EZY，Arena和Simulink等等。

优化工具需要制定合适的策略，决策制定，规划和评估。

三、案例分析离散事件系统仿真和优化在实际应用中效果非常好。

比如某一拥堵交通路段，通过仿真和优化建立了合适的车流模型，可以有效地避免路段拥堵和车辆堵塞现象的发生。

另一个例子是在生产领域中，通过仿真和优化模型建立了更科学合理的生产计划方案。

这些例子展现了仿真与优化在离散事件系统中的重要性和效果。

四、结论离散事件系统的仿真和优化是一个非常复杂的问题，因为它涉及到了许多不同的因素。

然而，随着现代技术的发展，仿真和优化工具逐步完善，已经能够解决很多复杂的问题。

要想更好地运用仿真与优化，需要不断地学习和积累相关的理论和实践经验。

只有通过不断地努力和实践，才可以更好地应对未来的挑战和机遇。

离散事件系统仿真方法离散事件系统仿真方法（DES）是一种表达系统行为的数学模型，在计算机科学和工程领域中得到广泛应用。

DES主要用于对系统的离散事件进行建模和模拟，离散事件是系统中可以显著影响系统行为的事件，这些事件的发生时间是离散的，它们之间是分开的。

下面介绍几种常用的离散事件系统仿真方法：1. 事件列表驱动（Event List Driven）：事件列表驱动方法是最基本的 DES 方法。

在这种方法中，所有可能发生的事件都被列在一个事件列表中，事件按照发生的时间顺序排列。

仿真器会检查事件列表中最早发生的事件，并将系统状态更新到该事件发生的时间点。

然后仿真器会触发该事件，并处理该事件引发的状态变化。

2. 过程导向（Process Oriented）：过程导向方法是一种更高级的DES 方法。

在这种方法中，系统被分解为一系列并发的过程，每个过程负责处理一类事件。

过程之间通过消息传递进行通信和同步。

仿真器会根据系统的当前状态选择一个过程，并将事件分发给该过程进行处理。

过程在处理事件时可以触发其他事件。

3. 状态类（State-based）：状态类方法是一种根据系统状态的改变来驱动仿真的方法。

在这种方法中，系统的状态由一组状态变量来表示，仿真器会根据系统当前状态和一组状态转移规则来选择下一个事件的发生时间和类型。

状态类方法更适合描述那些状态随时间变化比较复杂的系统。

在进行离散事件系统仿真之前，需要确定系统中所有可能发生的事件和它们的发生时间。

一般来说，确定事件和发生时间是根据系统的规范和需求来完成的。

此外，仿真器还需要记录和输出仿真结果，以便进行分析和评估。

离散事件系统仿真方法在很多领域都有应用。

例如，在运输领域，可以使用DES方法来优化交通流量和路网规划。

在制造业中，可以使用DES 方法来优化生产线的布局和调度。

在通信领域，可以使用DES方法来评估无线网络的性能和信道分配策略。

综上所述，离散事件系统仿真方法是一种用于模拟和分析系统行为的重要工具。

离散事件系统建模和仿真一、介绍离散事件系统（DES）是由一些离散事件组成的系统，其中每个事件在时间上单独发生。

相比于连续系统，离散事件系统更适用于那些事件是离散的、不规则的、或者随机发生的系统。

离散事件系统建模和仿真是对这类系统进行分析和设计的过程，通过这些方法可以更好地理解和预测系统的行为，进而通过优化策略来提高系统的效率和性能。

本文将详细介绍离散事件系统建模和仿真的过程，包括系统建模、模拟和结果分析等方面的内容。

二、离散事件系统的建模离散事件系统建模是指将一个复杂的离散事件系统转化为一种简单的数学模型，以便于进一步的分析和设计。

其基本思路是将系统中的各种事件抽象出来，并对它们的相互关系进行建模和描述。

1.系统建模的基本方法离散事件系统的建模可以使用不同的数学工具，其中最常用的是Petri网、时序图和状态转换图。

（1）Petri网Petri网是一种用于描述离散事件系统的数学工具，其基本思想是将系统中的各种事件抽象成为“事务所（Place）”和“变迁（Transition）”两种基本元素，并通过“输入库所”和“输出库所”等逻辑关系来描述它们之间的交互关系。

（2）时序图时序图（Sequence Diagram）是UML中的一种建模工具，它是用于描述系统中对象之间的交互关系和时间顺序的图形。

通过时序图可以清楚地描述系统中各个事件的执行顺序和相互关系。

（3）状态转换图状态转换图是一种用于描述系统状态及其转移关系的图形工具。

通过状态转换图可以清楚地描述系统从一个状态转换到另一个状态时所需的条件和操作，有助于深入理解系统的行为和设计流程。

2.离散事件系统建模的步骤离散事件系统建模通常需要经历下面的几个步骤：（1）定义系统范围确定模型应涵盖的系统范围，并定义所需的资源和参数，以便进行建模和仿真。

（2）设定事件种类将系统中的事件抽象成离散事件，并对每种事件进行详细的定义和描述。

（3）建立转移关系根据系统的事件种类和执行流程，建立各个事件之间的转移关系模型，以便描述它们之间的交互关系。

离散事件系统的建模及仿真离散事件系统（DES）是由一组离散的事件组成的系统，这些事件发生的时间是不连续的，而是符合某些随机分布的。

其中最典型的例子就是计算机网络系统和制造业系统。

为了研究系统的行为和性能，需要进行建模和仿真。

一、离散事件系统模型离散事件系统模型主要分为：1. 离散时间模型离散时间模型将时间视作离散的时间点，系统状态在各个时间点之间发生变化。

变化是由离散事件引起的。

2. 连续时间模型连续时间模型将时间视作连续的时间流，系统状态是在时间流中按照连续方式演化的。

如具有阶段性和可重复性的工业生产过程。

3. 混合时间模型混合时间模型同时兼具离散和连续的特点。

如涉及到无线网络时，用户的驻留时间属于连续时间，用户数量的变化属于离散事件。

二、离散事件系统仿真离散事件系统仿真一般采用事件驱动的方法。

将系统分为若干模块，在每个模块中，定义被模拟的事件，并计算事件发生的时间和所带来的影响。

事件驱动仿真的主要思路是：1. 仿真的初期，将系统的状态初始化为所设定的状态，用“时钟”来模拟时间。

2. 仿真系统通过时钟来不断加倍地运行，等到仿真过程中需要出现事件的时候，就跳出当前仿真的运动，而声明事件的发生时间。

3. 标记事件后，仿真系统可以基于某种策略对事件进行排队，然后按照时间的先后顺序进行运行。

4. 在仿真的过程中，会根据发生的事件得出相应的结果，保存在仿真结果的数据结构中，用于后续的仿真分析。

离散事件系统仿真时要注意的地方：1. 对于大型系统，由于其状态空间太大，会导致模型的运行时间过长，从而影响仿真的效率。

2. 因为模型已经不仅仅是数学模型而是物理模型，所以需要考虑仿真结果的表示方法。

3. 仿真结果的分析是非常必要的，而且分析需要进行统计，统计方法必须要掌握。

三、离散事件系统的应用1. 计算机网络系统计算机网络系统中涉及到的很多问题都可以使用离散事件系统模型进行仿真。

如路由选择问题、网络拥塞问题、网络性能评估等。