第3章 离散事件动态系统数字仿真算法

1、航空航天中的计算方法航空航天中的计算方法授课教师：陈琪锋授课教师：陈琪锋中南大学航空航天学院中南大学航空航天学院第第3章章 离散事件动态系统离散事件动态系统数字仿真数字仿真算法算法航空航天中的计算方法Page 32021-12-31内容提要内容提要3.1离散事件系统仿真离散事件系统仿真的基本概念的基本概念3.23.33.4参考资料：参考资料：1 黄柯棣，系统仿真技术，国防科技大学出版社，黄柯棣，系统仿真技术，国防科技大学出版社，1998.2 Averill M. Law, Simulation Modeling and Analysis (Fourth Edition), 清华大学出版社清华大

2、学出版社, 2009.（仿真建模与分（仿真建模与分析）析）航空航天中的计算方法Page 42021-12-313.1 离散事件系统仿真离散事件系统仿真的基本概念的基本概念 离散事件系统（离散事件系统（DEDS）是系统状态仅在离散的时间点上）是系统状态仅在离散的时间点上发生变化的系统。发生变化的系统。状态状态 系统状态系统状态是一是一组变量，在组变量，在系统动态变化过程中各个具体系统动态变化过程中各个具体时刻的取值能够时刻的取值能够完全完全刻划该系统在该时刻的特征。刻划该系统在该时刻的特征。事件事件 在在环境与系统之间或各分系统之间发生的任何能够对系环境与系统之间或各分系统之间发生的任何能够对系

3、统状态造成影响的瞬间统状态造成影响的瞬间扰动均称之为事件。扰动均称之为事件。3.1 离散事件系统仿真离散事件系统仿真的基本概念的基本概念事件在事件在离散的时间点离散的时间点发生，发生，瞬时瞬时完成完成 车间车间加工、库存管理、设备维修、车间调度、交通加工、库存管理、设备维修、车间调度、交通管理。管理。离散事件系统是事件驱动离散事件系统是事件驱动的。的。航空航天中的计算方法Page 52021-12-31事件表事件表 记录系统中每个将要发生的事件类型、发生时间及相关记录系统中每个将要发生的事件类型、发生时间及相关参数。用于仿真中对系统事件的管理及按时间顺序处理参数。用于仿真中对系统事件的管理及按

4、时间顺序处理事件。事件。仿真时钟仿真时钟 系统运行时间在仿真过程中的表示。系统运行时间在仿真过程中的表示。真实真实世界的时钟（世界的时钟（物理时钟物理时钟）；）；虚拟虚拟世界的时钟（世界的时钟（仿真时钟仿真时钟，亦称逻辑时钟）。，亦称逻辑时钟）。实时仿真：实时仿真：仿真时钟仿真时钟 = 物理物理时钟时钟欠实时仿真：欠实时仿真：仿真时钟仿真时钟 物理时钟物理时钟3.1 离散事件系统仿真离散事件系统仿真的基本概念的基本概念航空航天中的计算方法Page 62021-12-31仿真时钟推进方式仿真时钟推进方式1 事件单位推进事件单位推进按下个事件发生时刻推进，即从事件表中选择相对当按下个事件发生时刻推

5、进，即从事件表中选择相对当前时刻最早发生的事件，将仿真时钟推进到该事件发生前时刻最早发生的事件，将仿真时钟推进到该事件发生的时刻。的时刻。2 时间时间单位单位推进推进选择足够小的时间单位作为固定的时间推进步长。每选择足够小的时间单位作为固定的时间推进步长。每推进一步，检查有无事件发生，并处理事件。推进一步，检查有无事件发生，并处理事件。为为避免时间间隔较小的事件表现为同步发生产生的偏避免时间间隔较小的事件表现为同步发生产生的偏差，需要时间步长足够小，使计算量差，需要时间步长足够小，使计算量增大。增大。3.1 离散事件系统仿真离散事件系统仿真的基本概念的基本概念效率较高效率较高航空航天中的计算方

6、法Page 72021-12-31离散事件系统仿真程序的结构离散事件系统仿真程序的结构1 变量变量系统状态变量系统状态变量：记录系统在不同时刻的状态：记录系统在不同时刻的状态时钟变量时钟变量：记录当前时刻的仿真时钟值：记录当前时刻的仿真时钟值事件表事件表：按时间顺序记录仿真过程中将要发生的事件：按时间顺序记录仿真过程中将要发生的事件统计量统计量：记录仿真过程中系统性能的统计信息：记录仿真过程中系统性能的统计信息2 子程序子程序初始化子程序初始化子程序：初始化仿真模型、事件表、统计量等：初始化仿真模型、事件表、统计量等时钟推进子程序时钟推进子程序：由事件表确定下一事件并推进时钟：由事件表确定下一

7、事件并推进时钟调度子程序调度子程序：将仿真中产生的未来事件插入事件表：将仿真中产生的未来事件插入事件表事件处理程序事件处理程序：事件发生时，更新状态，产生新事件：事件发生时，更新状态，产生新事件3.1 离散事件系统仿真离散事件系统仿真的基本概念的基本概念航空航天中的计算方法Page 82021-12-31统计报告子程序统计报告子程序：计算并输出系统性能的估值：计算并输出系统性能的估值库库程序程序：随机数产生、随机变量抽样等：随机数产生、随机变量抽样等主主程序程序：调用子程序，流程控制：调用子程序，流程控制3 原则原则必须按时间先后顺序处理事件，不能颠倒必须按时间先后顺序处理事件，不能颠倒事件的

8、策划时间不得迟于其发生的时间事件的策划时间不得迟于其发生的时间4 确定事件发生时间确定事件发生时间直接方式直接方式：直接给定：直接给定间接方式间接方式：给出事件发生的条件：给出事件发生的条件混合方式混合方式：事件发生在给定时间点后条件满足的瞬间：事件发生在给定时间点后条件满足的瞬间5 仿真程序流程仿真程序流程3.1 离散事件系统仿真离散事件系统仿真的基本概念的基本概念航空航天中的计算方法Page 92021-12-31事事件件调调度度法法程程序序结结构构图图主程序主程序仿真结束？仿真结束？结束结束NoYes输入仿真控制参数输入仿真控制参数调用初始化子程序调用初始化子程序调用调用时间推进程序时间推进程序调用事件调用事件i子程序子程序调用输出报告子程序调用输出报告子程序（1）仿真钟初始化）仿真钟初始化（2）系统状态初始化）系统状态初始化（3）事件表初始化）事件表初始化（4）统计计数器初始化）统计计数器初始化（1）搜索搜索事件事件表，表，确定确定 下一最早发生的事件下一最早发生的事件（2）推进仿真钟）推进仿真钟（1）修改系统状态）修改系统