制造系統(tǒng)建模與仿真復習重點_第1頁
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文檔簡介

1、1、系統(tǒng)“三要素”:實體、屬性、活動實體:確定了系統(tǒng)的構(gòu)成,也就確定了系統(tǒng)的邊界;屬性:也稱為描述變量,描述每一實體的特征;活動:定義了系統(tǒng)內(nèi)部實體之間的相互作用,從而確定了系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生變化的過程。2、系統(tǒng)的分類(1)靜態(tài)系統(tǒng)&動態(tài)系統(tǒng)時域狀態(tài)(按系統(tǒng)狀態(tài)是否變化)確定系統(tǒng)&隨機系統(tǒng)一一存在隨機變量(按有無隨機過程)單變量系統(tǒng)&多變量系統(tǒng)一一自由度數(shù)量連續(xù)系統(tǒng)&離散隨機事件系統(tǒng)一一按系統(tǒng)狀態(tài)的變化與時間的關(guān)系(2)根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)是否隨時間連續(xù)變化,可以將系統(tǒng)分為:連續(xù)系統(tǒng)、離散事件系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)是指系統(tǒng)狀態(tài)隨時間發(fā)生連續(xù)性變化的系統(tǒng)。離散事件系統(tǒng)是指只有當在某個時間

2、點上有事件發(fā)生時,系統(tǒng)狀態(tài)才會發(fā)生改變的系統(tǒng)。由于事件的發(fā)生具有隨機性,使得離散事件系統(tǒng)的狀態(tài)具有隨機和動態(tài)特征,此類系統(tǒng)也常被稱為離散事件動態(tài)系統(tǒng)(DEDS)。3、機械制造系統(tǒng)是復雜的離散事件動態(tài)系統(tǒng),它的輸入為各種制造資源(如毛坯、半產(chǎn)品、能源、人力等),輸出為零件、部件或產(chǎn)品。機械制造系統(tǒng)的運行過程始終伴隨著物料流、能量流和信息流,也稱為“三流合一工4、系統(tǒng)模型分類物理模型:采用特定的材料和工藝,根據(jù)相似性準則按一定比例制作的系統(tǒng)模型,以便通過試驗對系統(tǒng)的某些方面性能作出評估。數(shù)學模型:采用符號、數(shù)學方程、數(shù)學函數(shù)或數(shù)據(jù)表格等方法定義系統(tǒng)各元素之間的關(guān)系和內(nèi)在規(guī)律,再利用對數(shù)學模型的試驗

3、以獲得現(xiàn)實系統(tǒng)的性能特征和規(guī)律。物理-數(shù)學模型(也稱為半物理模型):一種混合模型,結(jié)合了物理模型和數(shù)學模型的優(yōu)點。5、系統(tǒng)、模型與仿真的關(guān)系:系統(tǒng)、模型與仿真三者之間有著密切的聯(lián)系。其中,系統(tǒng)是要研究的對象,模型是系統(tǒng)在某種程度和層次上的抽象,而仿真是通過對模型的試驗以便分析、評價和優(yōu)化系統(tǒng)。研究對象:已有或設計中的.統(tǒng)系統(tǒng)建模Z?'仿真試驗良_|仿真建模系統(tǒng)模型:物理,數(shù)j仿女模型:物理樣機、學或物理一數(shù)學模型1一"仿真程序或仿真器等系統(tǒng)、模型與仿真三者之間的關(guān)系6、仿真時鐘的推講機制:固定步長時間推進機制、下次事件時間推進機制、混合時間推進機制注:仿真時鐘是指所模擬的實際

4、系統(tǒng)運行所需的時間,而不是指計算機執(zhí)行仿真程序所需的時間。固定步長時間推進機制:在仿真過程中仿真時鐘每次遞增一個固定的步長。該步長在仿真開始之前,根據(jù)模型特點確定,在仿真過程中保持不變。下次事件時間推進機制:仿真時鐘按照下一個事件預計將要發(fā)生的時刻,以不等的時間間隔向前推進。即仿真時鐘每次都跳躍性地推進到下一事件發(fā)生的時刻上去。仿真混合時間推進機制:固定步長時間推進機制和下次事件時間推進機制的結(jié)合體。時鐘每次推進一個固定時間步長的整數(shù)倍(n?t,n>1)o步長?t可以在仿真前確定,并能在7、離散事件仿真程序中的子程序8、系統(tǒng)建模的思維方法:分析與綜合、仿真過程中調(diào)整以獲得必要的仿真精度和

5、仿真效率。變量、實體屬性和系統(tǒng)狀態(tài);初始化子程序仿真時鐘;事件列表;定時子程序事件子程序;仿真數(shù)據(jù)處理與分析子程序抽象與概括、歸納與總結(jié)、演繹與推理、比較與類比、概率統(tǒng)計法、層次分析法、模糊綜合評價法9、負二項式分布(p指成功概率)負二項式分布是到第k次(k=12)成功時試驗次數(shù)的分布如果丫是參數(shù)為p和a的負二項式分布,則曲分布如下:p(y)h(i-p)Wy一10,其他E(Y)=k/p.D(X)=k(-p)/p例如,有40%的裝配好的噴墨式打印機在檢驗站檢驗為不合格。的打印機為第三個的概率。解:把每次檢測都看做是q=0.4,p=0.6的伯努利試驗。則p(3)=0W096因此,通過檢測的第一臺噴

6、墨打印機是所檢測的第三臺的概率約為如何確定第三臺檢測的打印機是第二臺可接受的打印機的概率?求第一個被檢驗為合格10%。米用負二項式分布可得:雙3)二3-1,2_腫何=0.4(0.6廠=0.28810、線性同余法隨機數(shù)序列中的數(shù)由如下遞推關(guān)系產(chǎn)生:A;=(oA;+c)mocb:=02'.R二3fl初始值X0稱作種子,a稱作乘數(shù),c稱作增量,m稱作模數(shù)。如果上式中cw0,那么這種形式叫做混合線性同余法。如果c=0,則稱為乘法同余法。例,使用線性同氽法產(chǎn)生連續(xù)的隨機數(shù)序列,蒞二27,日=17,nr100,解,/二27¥1=(1F27+43modI。0=5U2mod100=2X=(l

7、72-F43)modl00=77modl00=77=(17-77+43)mod川上1352rodn0=52/et=0,0210077£二=0.7710052&=二=0,5210011、線性同余法參數(shù)選擇的慣例:m的選?。涸酱笤胶?,一般取2b,b為計算機字長(32位),產(chǎn)生隨機數(shù)的最長周期數(shù)為2b;c與a也有一些條件:C與m必須是互質(zhì)的;a=1+4k,其中k為整數(shù)X0的選?。嚎梢詾?m之間,但如果X0=0有時會使結(jié)果退化。12、隨機數(shù)的檢驗(看第三章PPT107-113例子)科爾莫格羅夫一斯米爾諾夫檢驗(即D+,D-)(另外兩種檢驗法最好也看一下)例,假設產(chǎn)生了五個隨機數(shù)字0.

8、44,0.8L0.14,0.05,0.93,在顯著性水平。=0.05下對這些隨機數(shù)使用K口liuogor口v-SmirnoM方法進行均勻性檢測。+解:D+=max70.050.140.440.810,93-“N-%0.150.260.16-0,07D-=max<_0.05-0.040.210,13則:IX=0.26zr=0.21/)=max0.26A21=0.26當(i=0,05、N=5時,通過查表得D為0.565©由于0.26<0.565,故不拒絕所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的分布為均勻分布的假設©13、隨機變量的生成方法:逆變換法、組合法、卷積法、函數(shù)變換法、合成法、取舍法

9、14、逆變換法(書P94-96詳細易懂,PPT116-120例子)逆變換法也稱反函數(shù)法;是最常用、最簡單的一種隨機變量生成方法;它以概率的積分變換定理為基礎(chǔ);若給定隨機變量的概率分布函數(shù)為F(X),則F(X濯在區(qū)間0,1的均勻分布隨機變量,并與F(X腫分布特征無關(guān)。(1)連續(xù)型隨機變量逆變換法步驟:步驟一:計算隨機變量X的F(x)。步驟二:在X的范圍內(nèi),令F(x)=R步驟三:解X的方F(x)=R用R來代替F(x),以求得X=F'(R)°步驟四:產(chǎn)生(所需要的)均勻分布的隨機數(shù),利用公式X計算我們所期望的隨機變量。(2)離散型隨機變量逆變換法步驟:丫步驟一:令p(丫)=0,按士

10、的遞增順序排列,即按照排序,將分布函就照區(qū)間劃分為(0g),如J、P(#+P億);,區(qū)p(g£p步驟二:利用已知的隨機數(shù)生成片皆生成在0區(qū)間上均勻分布的隨機數(shù)“。i曰:=J步驟三:求非負整數(shù)k,使得Zp(w)<hW2p(xJ成立,(k-1也就是說落在區(qū)間2%)川)內(nèi)。Vi=l_步驟四:返回4.人卜即為所求的隨機變量。15、ACD法中的術(shù)語(書P112)(可能會考)實體(組成系統(tǒng)的各種要素)、活動(表示實體正處于某種狀態(tài),用矩形框表示)、隊列、實體行為(表示實體處于靜止或等待狀態(tài),用圓圈表示,活動持續(xù)時間標于矩形框下方)模式、直聯(lián)活動和虛擬隊列、合作活動16、繪制實體活動周期圖必

11、須遵循以下兩個原則:交替原則;閉合原則17、Petri網(wǎng)(必考,書P119-P155,第四章PPT25-125,自己看)18、Petri網(wǎng)基本概念:庫所:表示系統(tǒng)中資源的狀態(tài)、條件或存放資源的場所,用圓圈(。)表示。魚:表示改變系統(tǒng)狀態(tài)的事件或資源的消耗、使用等,用實線(I)或方框(口)表不。有向弧線:連接于庫所與變遷之間,表示系統(tǒng)狀態(tài)與事件之間的關(guān)系,以帶箭頭的弧線(一)表不。令牌:表示庫所中所擁有的資源數(shù)量,以庫所中令牌數(shù)量的動態(tài)變化表示系統(tǒng)的不同狀態(tài),用庫所中的黑點表示。此外,當庫所用于表示條件時,若庫所中有令牌存在,則表示條件為真,后續(xù)變遷可以被激發(fā)(巾re);反之,變遷不能被激發(fā)。1

12、9、Petri網(wǎng)的行為特性:可達性、有界性和安全性、活性、死鎖以、可逆性、可覆蓋性、同步距離。20、適世(必考)對于一變遷tCT,在任一標識下,若存在一個變遷序列,該變遷序列的實施使得此變遷t可實施,則稱該變遷是活的。若一Petri網(wǎng)的所有變遷都是活的,則該Petri網(wǎng)是活的。設網(wǎng)中從“出發(fā)的所有可能啟動序列的集合為認為所有從標識,恤可達的標識集合為立帆),則一個變遷t被稱作:(1)活的(死的兄僅當,在£()中的任何啟動序列中都無法啟動;(2)活的,僅當I在比)中的些啟動序列中至少可以啟動一次;(3)公-活的,僅當F在心)中的一些啟動序列中至少可以啟動A次(A為大于1的任一正整數(shù)月(

13、4) 活的.僅當/在/1/)中的一些啟動序列中可以經(jīng)常無限制地啟動;(5) &-活的(活的).僅當F在山5)中的每個標識M是4-活的。一個變遷是心-活的,而不是心k*-活的d=1.2,3),則稱該變遷是嚴格小活的口一個!ViH網(wǎng)被稱為活的,僅當網(wǎng)中每個變遷是以-活的(A=0J.2.3.4)顯然活的是最強的.并按活性依次遞減21、狀態(tài)方程分析法一關(guān)聯(lián)矩陣(第四章PPT78-89)(1)關(guān)聯(lián)矩陣設A=廠F)是一個IVlri網(wǎng),士士評;/)是以A為基網(wǎng)的網(wǎng)系統(tǒng)C*=叭/和b-門分別為網(wǎng)系統(tǒng)的輸出函數(shù)矩陣和輸人函數(shù)矩陣,其矩陣元素為Cj二田小倡)酊=邨5“分別是變遷/至昨所i的權(quán)值和庫所i到變

14、遷j的權(quán)值.i=1f2,h-1+2,-,Hin網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)矩降為C=C*-c-CMnxm的短陣,其i行j列的元素為G蘭G-,二叫小四)-卬(四I)從變遷規(guī)則可以看出彳和購分別衣示變遷八旦發(fā)生,悻所中的標記增加、減少和改變的數(shù)故:網(wǎng)系統(tǒng)中變遷勺的發(fā)生可n用m堆列向於MJ表示*加。的第j個元素為I,其余均為0。這樣,由知W=W+C+-u7-C'4/=M+(C-U)«;不附+C武力設W是應用啟動序列d=勺F,0從M)得到的標識.即,/八則經(jīng)4次啟動之后得到的后維標識11M=jWq+C*m/(+C,u+沖C=M(j+C*£/向量u的第/個元素表示變遷號在啟動序列e中的發(fā)生次

15、數(shù)U稱為用動序列次的特征向量(啟動計數(shù)向量)口狀態(tài)方程為22、Petri網(wǎng)的分類:基本Petri網(wǎng)系統(tǒng)、庫所/變遷網(wǎng)(P/T網(wǎng))、低級Petri網(wǎng)系統(tǒng)(LLPT23、高級Petri網(wǎng):謂詞/變遷網(wǎng)(Net)、有色Petri網(wǎng)(CPN)、時間Petri網(wǎng)(包括隨機Petri網(wǎng)(SPN)24、25、26、例:仿真模型可以分為三個層次:仿真總控程序、模型單元子程序以及公共子程序。離散事件系統(tǒng)的仿真策略可以分為:事件調(diào)度法、活動掃描法、進程交互法等事件調(diào)度法(計算題)(書P185-187,第五章PPT9-31)仿真裝教時間105時刻t系統(tǒng)狀態(tài)列表未來事件表累積統(tǒng)計量LO(t)1(f)傳甲裝載隊列稱童隊列紇%03201DT4DT5DT6(EL5,DT3)(EL10,DT2)(EWJ2JIT1)006343$2口5個1DT5DT6DT3(EL10,DT2)35+51mfEXVIZDTH1056.53101221DT6DT3DT:(ElJ0,DT4)(EWJ2JJT1)(EL10+10.DT5)201065押局LA100-3DT3DT2DT4(EWJ1DTI)(ELJ0+10JJT5)(EL,10+156©2010尻351t)423123懶即稱重時間1212121612

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