第二章 离散事件系统基本概念

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。

离散事件系统仿真基础第⼆篇离散事件系统仿真第⼗章离散事件系统仿真基础10.1 基本概念离散事件系统：系统中的状态只是在离散时间点上发⽣变化, ⽽且这些离散时间点⼀般是不确定的。

例10.1单⼈理发馆系统, 设上午9:00开门, 下午5:00关门顾客到达时间⼀般是随机的, 为每个顾客服务的时间长度也是随机的。

系统的状态：服务台的状态(忙或闲)、顾客排队等待的队长也是随机的。

状态量的变化只能在离散的随机时间点上发⽣。

1. 实体分为两⼤类: 临时实体及永久实体临时实体：在系统中只存在⼀段时间的实体。

这类实体由系统外部到达系统, 通过系统, 最终离开系统167永久实体：永久驻留在系统中的实体。

只要系统处于活动状态, 这些实体就存在, 或者说, 永久实体是系统处于活动的必要条件。

临时实体按⼀定规律不断地到达（产⽣）, 在永久实体作⽤下通过系统, 最后离开系统, 整个系统呈现出动态过程。

2. 事件引起系统状态发⽣变化的⾏为。

从某种意义上说, 这类系统是由事件驱动的。

“顾客到达”为⼀类事件----顾客到达——》引起系统状态——服务员的“状态”可能从闲变到忙（如果⽆⼈排队)，或者另⼀系统状态——排队的顾客⼈数发⽣变化（队列⼈数增加)。

“顾客离去”为⼀类事件----顾客接受服务完毕后离开系统------服务台“状态”由忙变成闲。

事件表：实现对系统中的事件进⾏管理, 表中记录每⼀发⽣了的或将要发⽣的事件类型, 发⽣时间, 以及与该事件相联的实体的有关属性等等。

系统事件：系统中固有事件。

“程序事件”：⽤于控制仿真进程。

1681693. 活动⽤于表⽰两个可以区分的事件之间的过程, 它标志着系统状态的转移。

顾客的到达事件与该顾客开始接受服务事件之间可称为⼀个活动----排队活动4. 进程进程由若⼲个有序事件及活动组成⼀个进程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。

5. 仿真钟离散事件动态系统的状态本来就只在离散时间点上发⽣变化，因⽽不需要进⾏离散化处理。

离散事件系统建模与控制离散事件系统（DES）是指由一系列状态和事件组成的系统，这些状态可以随时间而改变，并且由事件触发。

在实际应用中，离散事件系统可以是由机器、人和物品组成的复杂系统，如交通系统、制造系统和通信系统等。

离散事件系统建模的目的是为了分析系统的行为和性能，并帮助我们制定有效的控制策略。

建模过程通常分为三个阶段：系统抽象、模型构建和模型求解。

在系统抽象阶段，我们需要确定系统的组成部分、状态和事件；在模型构建阶段，我们需要将这些元素转化为数学模型；在模型求解阶段，我们需要使用模型进行系统分析和控制。

离散事件系统模型通常采用Petri网、状态转换图和自动机等形式。

其中，Petri 网最为常用。

Petri网是由若干个库所、若干个变迁和若干个弧构成的有向图，库所表示系统的状态，变迁表示事件，弧表示状态和事件之间的关系。

Petri网提供了一种直观的描述离散事件系统的方法，因此广泛应用于系统建模和控制。

离散事件系统控制的目标是使系统达到所期望的状态，并保持该状态。

控制策略包括监视、判定和控制三个阶段。

在监视阶段，我们需要对系统进行实时监测，并检测系统状态是否需要调整。

在判定阶段，我们需要根据检测结果进一步分析系统状态，并确定最佳控制策略。

在控制阶段，我们需要将控制策略转化为实际控制行动，并对系统状态进行调整。

离散事件系统控制常用的方法包括最优控制、反馈控制和事件序列控制等。

最优控制是指通过数学模型求解从而确定最优控制策略的方法，该方法通常用于对系统进行优化和调整。

反馈控制是指将系统的实时反馈信息与目标状态进行比较，并根据误差进行调整的方法，该方法在实际应用中被广泛采用。

事件序列控制是指根据离散事件的先后顺序进行控制，并通过调整事件的触发时间实现控制的方法，该方法通常用于对系统进行异常处理和故障诊断，具有较高的实时性和灵活性。

总之，离散事件系统建模和控制是现代控制理论和技术的重要组成部分，涉及多个学科和领域，具有广泛的应用价值。

离散事件控制理论的研究及其应用第一章离散事件控制理论概述离散事件控制理论（Discrete Event Control Theory，DECT）是一种在工业控制领域被广泛应用的控制理论，它主要研究离散事件系统的分析、建模与控制技术。

离散事件系统是指将系统运行过程中发生的事件抽象为离散的状态集合，并且系统行为的转移是按照事件发生的顺序进行的。

因此，离散事件控制理论主要处理包括零件运动、流水线、智能制造等具有离散状态的系统，这些系统通常以控制和调度为主要目的。

第二章离散事件控制理论的基本概念2.1 离散事件系统建模离散事件系统通常用状态图描述，状态图由有限个状态和转移组成，其状态转移是由事件触发的，事件触发表示状态图上的箭头。

状态图的节点表示系统所处的状态，节点间的边表示从一个状态到另一个状态的可传递关系。

2.2 离散事件系统的性质离散事件系统主要有以下的四种性质：（1）有穷性：离散事件系统的状态数是有限的。

（2）确定性：在任意状态时，系统的下一个状态是唯一的。

（3）可观察性：在每个状态时，系统的输出是唯一的。

（4）可控性：在每个状态时，系统的下一个状态是已知的。

2.3 状态转移图与Petri网离散事件系统的模型包括状态转移图和Petri网两种。

Petri网是一种广泛应用的离散事件系统建模工具，它通过确定事件之间的关系来描述系统的状态转移。

第三章离散事件控制理论的应用离散事件控制理论在工业生产中的应用非常广泛，主要应用于以下几个方面：3.1 制造流水线的控制流水线控制是离散事件控制理论应用的重点之一，其主要目的是使每个工件顺序趋近于生产速率，从而提高生产效率。

离散事件控制理论在流水线控制中的应用可以优化生产流程，降低生产成本。

3.2 智能制造系统的管理离散事件控制理论在智能制造系统中的应用可以实现优化管理和智能决策。

离散事件控制理论与人工智能的组合可以使生产系统具有更高的自动化水平和更高的智能度，进而提高生产效率和产品质量。