自动化制造系统 第3版 教学课件 作者 张根保 第六章 自动化制造系统的计算机仿真及优化.pptVIP

第六章 自动化制造系统的计算机仿真;第一节 计算机仿真的基本概念及意义;计算机仿真的基本概念;计算机仿真的基本概念;计算机仿真的基本概念;计算机仿真的基本概念;计算机仿真的基本概念;计算机仿真的基本概念;计算机仿真的基本概念;计算机仿真的基本概念;计算机仿真的基本概念;计算机仿真的基本概念;计算机仿真的意义;系统建模与仿真技术的特点; 建模与仿真技术在制造系统中的作用： ;一、计算机仿真的一般过程;仿真研究的步骤;仿真研究步骤;二、离散事件系统仿真的基本技术;白箱（white box ） ; 离散事件系统建模与仿真中的基本元素包括：;4．事件（event）：引起系统状态变化的行为和起因，是系统 状态变化的驱动力 ;7．仿真时钟（simulation clock）：用于显示仿真时间的变 化，是仿真模型运行时序的控制机构 ; 常用的仿真时钟的推进机制：;8. 规则（rule） ：用于描述实体之间的逻辑关系和系统运行 策略的逻辑语句和约定 ;三、仿真建模的基本理论;由实际系统构造模型 建立模型结构（确定系统的边界，鉴别系统的实体属性和活动） 提供数据（使活动中的属性间建立确定的关系） 系统模型应有的性质 相似性——模型与系统在属性上具有相似的特性和变化规律 简单性——实用的前提下，越简单越好 多面性——同一系统可能有不同层次的多种模型 ;模型的分类 ;①真正的连续系统，对应模型一般为常微分和偏微分方程 ②常称为采样系统，对应模型为离散时间的偏微分方程和系统动力学模型 ③离散事件模型，用流程图、表等非数学模型形式表示 ④差分方程模型，有限状态自动机，马尔可夫链模型 ;数学模型一览表 ;数学模型;（二）、建模过程中的信息来源 ;建模活动：获取有关信息源、建立数学模型、模型应用 三类信息源 建模目标：由系统的研究内容决定，如 研究系统与外界的相互作用关系：以输入输出为主的系统外部行为模型 研究系统的内在活动规律：描述系统输入/输出集合，状态集合之间关系的内部结构状态模型 ;先验知识 前人的研究成果：公理、原理、定理及模型等，相关学科知识 实验数据 先验知识常常是普遍性规律，实际系统有其特殊性，有时只知道模型结构，其参数必须通过实验确定，有时甚至结构也是未知的 三者都可以用于模型检验，建模过程一般反复进行，直至达到建模目的 ;（三）建模方法（主要由信息源决定 ）;工程应用中多为混合建模方法;模型可信性 ;第三节 自动化制造系统仿真研究的主要内容;全局性建模的基本思路 模型的描述 静态结构：给出描绘系统现象的方式 动态结构：提供各种现象间变化的情况 重视建模信息源 存储先验信息，根据建模目标，定义实验框架 组合和完整化模型的先验知识 对所有涉及的对象都建立相应的库;制造系统仿真的调度策略; 事件、活动、进程是描述离散系统状态变化的基本术语。; 例如：仓储“物品到达”是一个事件，该事件的发生可能会使仓 储系统的货位从“空闲”状态变为“非空闲”状态。从“物品到达” 事件直到“物品取出”，物品都处在货位中存储的状态，即处于 “存储”活动中。因此，“存储”活动的开始和结束标志着物品的 到达和离去，标志着货位的空闲与非空闲的转变。 ; 进程是有序的事件与活动组成的过程，它描述了其中的事件、 活动的相互逻辑关系和时序关系。; 与事件、活动、进程相对应，离散事件系统的仿真策略可以 分为：事件调度法、活动扫描法、进程交互法等。;① 事件调度法（event scheduling）; 事件调度法的仿真过程：; 事件调度法仿真模型中总控程序的任务：;② 活动扫描法（activity scanning）; 活动扫描法（activity scanning）以“活动”作为分析系统的基 本单元，认为仿真系统的运行是由若干活动构成，每一活动 对应一个活动处理模块，处理与活动相关的事件。; 用各实体时间元的最小值推进仿真时钟； 按优先序执行激活实体的活动处理，使测试通过的事件得以 发生； 改变系统状态，确定相关事件的发生时间。; 活动扫描法仿真的基本过程：; 面向活动仿真模型总控程序的算法结构包括： ① 时间扫描 ② 活动例程扫描 ;③ 进程交互法（Process Interaction）; 为每个实体建立一个进程，以反映某个实体从产生开始到 结束为止的全部活动。;顾客排队进程模型; 进程交互法中实体的进程不断推进，直到某些延迟发生后才暂 停。延迟可以分为：; 通过所有进程中时间值最小的无条件延迟复活