计算机仿真技术 作者 郝培锋 崔建江 潘峰 第4章.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 4.6.2　分布参数估计 表4.8　常见随机变量的分布参数及其极大似然估计的计算公式 4.6.3　拟合度检验 表4.10　各分组区间的频数及期望频数 4.7　仿真的输出分析 4.7.1　终态仿真与稳态仿真4.7.2　终态系统的输出分析 4.7.3　稳态仿真的输出分析4.7.4　不同设计方案的比较与评价 4.7.1　终态仿真与稳态仿真 根据仿真分析的目的和系统特性的不同，仿真运行方式可分为终态仿真与稳态仿真两种。终态仿真要求在某个持续时间TE之内运行，这里TE表示仿真结束时刻。在终态仿真中，系统的初始状态必须加以明确指定，同时必须指定TE或给出停止事件E的定义，终态仿真的结果对初始状态有明显的依赖性。稳态仿真则通过系统仿真实验，得到系统性能指标在系统达到稳态时的估计值，因而它常常需要一段很长的仿真运行长度，此时系统的初始状态对仿真结果的影响可以忽略。这样在仿真运行时，为了得到系统稳态性能的估计值，需要确定仿真长度到底多长可以认为是足够了。 4.7.2　终态系统的输出分析 1.重复运行法 2.序贯程序法 1.重复运行法 终态仿真最常用的方法是重复运行法，即采用相同的参数、初始状态及相同的仿真长度重复对系统进行仿真，但每次仿真运行选用不同的随机数序列。 每次仿真运行选用不同的随机数序列的目的是为了得到统计上独立同分布的仿真运行结果。这样可采用经典的统计分析方法对其进行点估计及区间估计。 表4.11　排队系统四次重复仿真的运行结果 2.序贯程序法 置信区间的半长反比于n，这样，若要缩小置信区间的长度，就要增加重复仿真的次数。一个很自然的问题是：如果给定了仿真的精度要求，如何确定仿真需要重复运行的次数。这一问题是通过下面的方法加以解决的。 表4.12　运行长度的估计 表4.13　附加重复仿真后的运行结果 4.7.3　稳态仿真的输出分析 1.初始条件引起的偏差及其消除方法2.重复运行/删除法3.批均值法 1.初始条件引起的偏差及其消除方法 图4.8　相关性的变化过程 2.重复运行/删除法 1)n不变，当增加n0时，由初始条件引起的所固有的偏差将减小，但因为每次运行的观测值的数量减少，采样误差变大。2)n0不变，当增加n时，由初始条件引起的所固有的偏差及采样误差均变小。3)增加重复运行的个数并不能减小初始条件引起的所固有的偏差。 3.批均值法 1)为了使j独立，则要求每批的长度l要足够大。2)为了使j服从正态分布，除了要求每批的长度l要足够大以外，批数n也要足够大。3)为了使j具有相同的均值和方差，则要求Y1，Y2，…，Ym是协方差平稳过程。 图4.9　相关性的变化过程 4.7.4　不同设计方案的比较与评价 1.两两配对方法2.Welch置信区间方法 1.两两配对方法 表4.14　两种不同存储策略的重复运行仿真结果 2.Welch置信区间方法 4.8　离散事件仿真语言 4.8.1　离散事件仿真语言概述4.8.2　GPSS4.8.3　SIMAN 4.8.1　离散事件仿真语言概述 离散事件仿真程序通常包括如下几种功能：产生随机数，产生某种具有特定分布的随机变量，推进仿真时钟，根据事件表确定下一事件，并把程序转移到相应的程序模块，事件表的管理，收集和分析数据，生成仿真结果报告，检查各种错误等，正是由于这些功能导致各种离散事件仿真语言的开发。仿真可通过三种方式实现：采用通用性的高级语言，采用通用的仿真语言，采用专用的仿真语言(仿真器)。 4.8.2　GPSS 1)将被仿真的系统抽象为类似于流程图的模型描述。2)用GPSS程序块实现流程图中的功能模块。3)用GPSS程序块对应的语句编写出仿真程序，形成一个可执行的代码。 4.8.3　SIMAN 1)进程模型处理：SIMAN将进程模型描述作为一个单独的文件——进程模型文件，并有一个模型处理器对该文件进行翻译，得到一个相应的模型目标文件。2)实验框架处理：SIMAN将用户的实验要求用实验框架文件来描述，而且与模型完全分离开来。3)仿真运行：SIMAN设计了一个连接器将上述两个目标文件连接起来形成一个仿真文件，该文件可提交给SIMAN处理器执行，并自动产生标准输出报告。4)仿真输出：SIMAN除可提供标准输出报告以外，还根据实验框架中规定的内容产生用户的输出文件，用户可交互地或以批处理方式对该输出文件进行各类数据处理。 图4.12　SIMAN语言仿真结构图 4.9　小结 我们对系统进行研究的过程中始终将对象分成两个重要的大类，一类是生活和工作中涉及最多的连续系统，而在教学和实践中往往忽略了非常重要的另外一类，那就是离散事件动态系统。连续系统多存在于技术系统中，而离散事件动态系统