离散事件系统建模与控制

167 关于离散事件系统仿真的总结

1、 离散系统仿真的认识

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。

1.2离散事件系统

离散事件系统是指受事件驱动、系统状态跳跃式变化的动态系统。离散事件系统的系统状态仅在离散的时间点上发生变化，而且这些离散时间点一般是不确定的。例如：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。

这类系统中引起状态变化的原因是事件，通常状态变化与事件的发生是一一对应的。事件的发生一般带有随机性，即事件的发生不是确定性的，而是遵循某种概率分布。而且事件的发生没有持续性，在一个时间点瞬间完成。离散事件系统的系统模型不能用方程的形式描述。离散事件系统的研究方法是排队论和运筹论。针对离散事件系统的仿真就称为离散事件系统仿真．

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。不同的仿真方法可以适用于不同的系统和问题，选择合适的仿真方法可以提高仿真的效率和准确性。

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。

离散事件系统仿真方法简介

摘要：本文介绍了离散事件系统仿真研究的方法，并结合编组站到达场作业仿真系统，阐述了仿真研究的过程。在离散事件系统仿真研究中，介绍了实体、事件和仿真时钟等概念，并对仿真时钟的推进方法等时间步长法和事件步长法进行了详细说明。在仿真研究的过程中，结合编组站到达场作业仿真系统，介绍了利用计算机对作业过程进行仿真的方法。

关键词：离散事件；系统仿真；

Abstract: This paper introduces thesimulation method ofdiscrete

eventsystem,combined with themarshalling stationarrived at the stationoperation

simulation system,thesimulationresearch.In the simulationof discrete

eventsystem,introduces the entity,event and thesimulation clockconcept,and the

simulationclock pushingmethod oftime stepmethod andstep methodis described in

detail.Inthe simulation,with thestation at thefieldoperation simulationsystem of

marshalling,introduced the method ofusing computerto simulate theworking process.

Keywords:discrete eventsystem simulation;

运用模型研究客观事物，是人类自古以来一直沿用的研究方法。这种方法是利用相似原理，运用物理模型模仿被研究的系统。对于一个系统来说，它与外部环境之间或其组成部分之间，存在一定的数学和逻辑关系。因此，可以运用定性和定量分析相结合的方法，建立数学逻辑模型，来对系统的规律进行研究。计算机系统仿真就是在系统模型上，通过计算机试验，按照一定的原则对系统进行描述和分析。系统仿真有三种类型：离散型、连续型、离散——连续复合型。本论文将介绍离散事件系统仿真的方法。