第2讲 离散事件系统基本概念

离散事件系统建模与分析离散事件系统是指一个系统中发生的事件是离散的，即在时间上是不连续的。

这种系统通常是由一系列状态和转移组成的。

离散事件系统建模与分析是一种用来描述该系统的方法，它可以通过数学和计算理论来分析系统的行为和性能。

建模离散事件系统可以通过状态转换图进行建模。

状态转换图一般包含有限个状态和转移，它用来描述系统在不同状态下的转移条件。

状态转换图中每个节点表示系统的一个状态，例如，某个物流系统中的一个节点表示快递包裹的“妥投”状态。

节点之间的有向边表示系统从一个状态转移到另一个状态所需满足的条件。

例如，物流系统中从“已发货”转移到“妥投”状态需要快递包裹被签收。

另外，离散事件系统还可以用有限状态自动机进行建模。

有限状态自动机是一种用来描述状态转移的数学模型，它由有限个状态和转移组成。

有限状态自动机可以通过状态转移函数来描述状态之间的转移条件。

例如，某个售货机系统可以用有限状态自动机来描述，当顾客付款后，自动机会检测付款金额是否足够，如果足够，则发放商品并退还余额，否则提示顾客继续添加。

分析离散事件系统的行为和性能可以通过模型检测来分析。

模型检测是一种自动化的方法，它可以对系统模型进行分析和验证。

模型检测可以用来验证系统是否符合某些规定和约束条件，例如，某个互联网应用程序的数据传输是否符合协议规范。

另外，离散事件系统还可以用仿真来进行行为和性能的分析。

仿真是一种通过计算机模拟的方法来描述系统的行为和性能。

仿真可以通过随机事件来模拟系统的实际行为，例如，某个交通信号灯系统中，车辆的到达和离开时间可以用随机的方式来模拟。

结论离散事件系统建模与分析是一种重要的方法，它能够帮助系统设计者更好地理解和控制系统的行为和性能。

离散事件系统可以通过状态转换图和有限状态自动机进行建模，通过模型检测和仿真来分析系统的行为和性能。

离散事件系统建模与分析在工业控制、互联网应用、交通运输等各个领域都有着广泛的应用。

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》课程介绍离散事件系统是计算机科学与工程领域中的一个重要课程，它研究的是由离散事件组成的系统，通过对事件的建模和分析，来研究系统的行为和性能。

本文将对《离散事件系统》课程进行介绍。

离散事件系统是一类由一系列离散事件组成的系统。

离散事件是指在系统中发生的、有明确开始和结束时间的事件，如消息的发送和接收、任务的执行等。

离散事件系统的特点是系统的状态在事件发生时才会发生变化，而且事件之间的顺序是离散的、不连续的。

离散事件系统的研究对象可以是计算机网络、通信系统、生产流程等。

离散事件系统的建模是研究的关键。

建模是将实际系统抽象成数学模型的过程。

在离散事件系统中，常用的建模方法有有限状态自动机、Petri网、时序逻辑等。

有限状态自动机是一种描述系统状态和状态转移的图形模型，它由一组状态、一组事件和一组状态转移规则组成。

Petri网是一种描述系统并发性和同步性的图形模型，它由一组位置、一组变迁和一组弧线组成。

时序逻辑是一种描述系统行为和性质的逻辑系统，它用逻辑公式来描述系统的状态和事件。

离散事件系统的分析是研究的关键。

分析是对系统模型进行定性和定量分析的过程。

在离散事件系统中，常用的分析方法有模拟、验证和优化等。

模拟是通过模型的仿真来观察系统的行为和性能。

验证是通过形式化方法来验证系统是否满足某些性质，如安全性、活性等。

优化是通过改变系统的结构和参数，来提高系统的性能，如响应时间、吞吐量等。

离散事件系统的应用非常广泛。

在计算机网络中，离散事件系统可以用来描述网络协议的行为和性能。

在通信系统中，离散事件系统可以用来描述通信协议的行为和性能。

在生产流程中，离散事件系统可以用来描述生产过程的调度和控制。

离散事件系统的研究对于提高系统的可靠性、安全性和性能具有重要意义。

《离散事件系统》课程是计算机科学与工程领域中的一门重要课程，它研究的是由离散事件组成的系统。

离散事件系统的建模和分析是课程的重点内容，通过对系统的建模和分析，可以研究系统的行为和性能。

离散事件系统仿真技术与实例一、概述离散事件系统仿真技术是一种基于计算机模拟的方法，用于研究各种系统的行为和性能。

它可以模拟系统的运行过程，预测未来的行为和结果，并提供有关系统改进的建议。

本文将介绍离散事件系统仿真技术及其应用，并提供一个实例以说明其在实践中的应用。

二、离散事件系统仿真技术1. 基本概念离散事件系统是由一系列离散事件组成的系统，其中每个事件都会导致系统状态发生变化。

离散事件仿真是指通过模拟这些事件来模拟整个系统的运行过程。

2. 仿真流程离散事件仿真通常包括以下步骤：（1）建立模型：根据实际情况建立一个数学或逻辑模型。

（2）确定参数：确定输入参数和初始状态。

（3）编写代码：编写程序代码以实现所建立的模型。

（4）运行仿真：运行程序并观察输出结果。

（5）分析结果：分析输出结果并对模型进行调整。

3. 仿真工具目前市面上有许多用于离散事件仿真的工具，如Arena、Simul8、AnyLogic等。

这些工具提供了图形化界面，使得模型的建立和运行更加方便。

三、离散事件系统仿真实例1. 实例背景某快递公司需要优化其分拣中心的运作效率。

分拣中心有多个分拣站，每个分拣站都有多个工人。

每个工人可以处理不同种类的包裹，但处理速度不同。

2. 模型建立（1）建立实体：将分拣站和工人作为实体。

（2）确定事件：将到达分拣站的包裹到达和离开、工人开始和结束处理等事件作为仿真事件。

（3）确定参数：确定每个分拣站的初始状态、到达时间和处理时间等参数。

（4）编写代码：使用Arena进行模型编写，并设置仿真参数。

（5）运行仿真：运行程序并观察输出结果。

（6）分析结果：根据输出结果对模型进行调整，如增加或减少工人数量等。

3. 结果分析通过模拟，我们可以得出一些结论，如：（1）增加工人数量可以提高整个系统的处理效率。

（2）合理安排不同种类包裹的处理顺序可以缩短平均处理时间。

（3）在高峰期增加一些临时工可以提高系统的处理能力。

四、总结离散事件系统仿真技术是一种非常有效的研究系统行为和性能的方法。

第四章 离散事件系统如前所述，根据变量的性质，可分为连续事件系统和离散事件系统。

连续事件系统的状态变量随时间连续变化，其主要特征可通过微分方程描述。

离散事件系统的状态仅在离散的时间点上发生变化，而这些离散时间点一般不确定，即离散事件系统内部的状态变化是随机的，同一内部状态可以向多种状态转变，这种变化只在随机时间点发生，且在一段时间内保持不变。

系统内部状态的变化虽然遵循一定的统计规律，却很难用函数描述。

因此，离散事件系统的建模有其独特性，本章讨论离散事件系统模型及其建模方法。

第一节 离散事件系统模型一、离散事件系统的基本要素离散事件系统的类型虽然多种多样，但它们的主要组成要素基本相同。

从仿真的角度，离散事件系统由实体（entity ）、活动（activity ）、资源（resource ）以及控制（control ）等基本要素构成（见图4-1-1）。

（一）实体（entity ）构成系统的各种成分称为实体。

实体是经过系统处理的事项。

例如产品、顾客、文件等等。

实体用诸如成本、形状、优先权、质量等特征予以定义。

实体可分为：1． 生命体（如顾客、病人等）； 2． 无生命体（如文件、纸币、帐单等）；3． 无法感知的事物或无形物（如电话、电子邮件等）。

与实体相关的一个重要概念是属性（attributes ），属性反映实体的某些性质，其集合描述实体的状态。

例如，在超市服务系统中，顾客是一个实体，性别、身高、年龄、到达时间、服务时间和离开时间等是他的属性。

一个客观实体有很多属性，对特定系统而言，并非所有属性与所研究问题有关，如顾客的性别、身高、年龄与超市服务的关系不大，则不必作为顾客的一个属性，而顾客到达时间、服务时间和离开时间是研究超市服务效率的重要依据，则是超市服务系统中的顾客属性。

（二）活动（activity ）导致系统状态发生变化的过程称为活动。

例如，对顾客的服务、对设备的一次大修、更换设备某一部件，在仿真中均属于一项活动。

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。