《運輸系統(tǒng)模擬》PPT課件

《《運輸系統(tǒng)模擬》PPT課件》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第八章運輸系統(tǒng)模擬§8.1系統(tǒng)模擬的概念與特征一、若從系統(tǒng)模擬研究的需要出發(fā)，系統(tǒng)還可作出如下分類：1、確定型系統(tǒng)和隨機型系統(tǒng)確定型系統(tǒng)是指系統(tǒng)輸出與系統(tǒng)輸入之間存在確定的性質(zhì)和數(shù)量關(guān)系的系統(tǒng)。隨機型系統(tǒng)是指系統(tǒng)輸出與系統(tǒng)輸入之間存在隨機性的或概率性的關(guān)系的系統(tǒng)；或者說，含有隨機變量的系統(tǒng)就是隨機型系統(tǒng)。2、連續(xù)型系統(tǒng)和離散型系統(tǒng)系統(tǒng)的狀態(tài)是隨時間連續(xù)且光滑性變化的系統(tǒng)，可用微分方程來描述其狀態(tài)變化的，稱為連續(xù)型系統(tǒng)。系統(tǒng)狀態(tài)的變化只發(fā)生在一系列離散的時點上，一般可用差分方程來描述的，稱為離散型系統(tǒng)。二、系統(tǒng)模擬模型系統(tǒng)模型是對現(xiàn)實系統(tǒng)或擬建系統(tǒng)的抽象描述，它是由那些與研究目的有關(guān)的系統(tǒng)

2、要素構(gòu)成的并能體現(xiàn)它們之間關(guān)系的代表，因此，系統(tǒng)模型是系統(tǒng)的一種簡化。系統(tǒng)模擬同樣需要建立與研究目的有關(guān)的模型，依據(jù)這個模型進行模擬實驗或仿真實驗，來考察系統(tǒng)行為的特征和變化規(guī)律。系統(tǒng)模型可作如下分類：1．概念模型或描述性模型。2．物理模型。3．?dāng)?shù)學(xué)模型。4．圖式模型。5．計算機程序。三、系統(tǒng)模擬系統(tǒng)模擬是在系統(tǒng)數(shù)學(xué)邏輯模型的基礎(chǔ)上運用計算機進行模擬操作實驗，以考察系統(tǒng)狀態(tài)演變的動態(tài)行為和特征?？梢姡到y(tǒng)模擬是一種實驗手段，對隨機系統(tǒng)而言，則是一種隨機抽樣試驗，通過大量的多次試驗及其輸出，從中獲得有統(tǒng)計意義的實驗結(jié)果。所以說，系統(tǒng)模擬又是一種數(shù)值技術(shù)，它區(qū)別于解析法求解系統(tǒng)模型能夠獲得確

3、定解的情形。我國當(dāng)前應(yīng)用廣泛的專用模擬軟件仍然是GPSS,DYNAMO,GASP-IV和Q-GERT。此外，SIMSCRIPT和SLAM也是專用模擬軟件。四.系統(tǒng)模擬的功能1.估價系統(tǒng)中的某一部分；2.估價系統(tǒng)各部分或子系統(tǒng)彼此間的影響和對系統(tǒng)整體性能的影響；3.比較各種設(shè)計方案，以便獲得最優(yōu)方案；4.在系統(tǒng)發(fā)生故障后，使之重演，以便研究故障原因；5.進行假設(shè)檢驗；6.訓(xùn)練系統(tǒng)操作人員等。系統(tǒng)模擬的步驟歸納如下：第一步，闡明問題。必須首先明確所要研究的問題或要完成的任務(wù)，它們可能是有關(guān)決策者提出的，對問題或任務(wù)的含義最初可能比較模糊，或者只提出一些原則性的或總的要求。因此，系統(tǒng)模擬人員必

4、須分析與探討問題或任務(wù)的具體含義和具體要求，從中進一步明確系統(tǒng)模擬工作的目標(biāo)，定義所要研究系統(tǒng)的構(gòu)成要素、系統(tǒng)的邊界和系統(tǒng)環(huán)境，確定系統(tǒng)模擬方案的評價準則。第二步，建立系統(tǒng)模型。在系統(tǒng)模擬中，要建立的系統(tǒng)模型是數(shù)學(xué)模型，要根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能、運行規(guī)則和決策原則，分析系統(tǒng)各個要素之間的數(shù)學(xué)邏輯關(guān)系，合理地設(shè)置各種變量、常量和參數(shù)，最終建立一系列表示它們之間函數(shù)關(guān)系的方程式，務(wù)必使這些方程能夠全面地反映系統(tǒng)的本質(zhì)和問題求解的目標(biāo)，數(shù)模的繁簡且要適當(dāng)。第三步，收集和整理數(shù)據(jù)、資料。根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型及系統(tǒng)模擬的初始狀態(tài)，收集所需的各種數(shù)據(jù)、初始條件數(shù)據(jù)以及隨機變量的分布和有關(guān)參數(shù)，必要時應(yīng)對

5、數(shù)據(jù)加以過濾、篩選、補齊和整理。數(shù)據(jù)收集工作往往是同數(shù)模建立工作相關(guān)地遞推進行。第四步，模擬程序設(shè)計和調(diào)試。如果沒有專用模擬語言(軟件)，那么就只能應(yīng)用FORTRAN或C等高級語言，自行編制模擬程序。如果有專用模擬軟件，則首先應(yīng)考慮是連續(xù)系統(tǒng)或是離散系統(tǒng)的模擬，按此選擇合適的專用模擬軟件。若是離散系統(tǒng)模擬，則可選用GPSS、Q-GERT、SIMSCRIPT或其它；若是連續(xù)系統(tǒng)模擬，則可選用DYNAMO、GASP-IV或其它，這兩種軟件也可用于離散系統(tǒng)模擬。模擬程序的調(diào)試首先要消除程序中的語法錯誤，程序運行才能通過；但最關(guān)鍵的還是要達到模擬運行所表現(xiàn)的模型機理和行為，能夠反映系統(tǒng)的機理和行

6、為，兩者沒有本質(zhì)差異，同時要有適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)精度。第五步，模擬方案與實驗設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)問題求解的目標(biāo)，依照決策的要求，設(shè)計不同的模擬方案，以便選擇其中較優(yōu)的方案。此外，還應(yīng)設(shè)定合理的初始條件，確定模擬一次的運行長度以及重復(fù)運行的次數(shù)。第六步，模擬運行與結(jié)果分析。對每一個方案，都要用不同的隨機數(shù)序列多次重復(fù)運行，并根據(jù)重復(fù)運行的輸出數(shù)據(jù)，運用數(shù)理統(tǒng)計方法，分析模擬結(jié)果的統(tǒng)計特征。而對不同的方案，則要用相同的隨機數(shù)序列進行模擬運行，以便消除由于隨機數(shù)序列不同而引起的差異。第七步，編寫研究報告并建立文檔。第八步，決策與實施。二.蒙特卡羅模擬法1.定義：蒙特卡羅模擬法是一種以數(shù)理統(tǒng)計理論為指導(dǎo)的模擬

7、技術(shù)。其實質(zhì)是按一定的概率分布產(chǎn)生隨機數(shù)的方法來模擬可能出現(xiàn)的隨即現(xiàn)象。第二節(jié)蒙特卡羅模擬法一、由來2.蒙特卡羅模擬法的過程與步驟(1)分析各影響因素（變量）確定所服從的概率分布。(2)應(yīng)用蒙特卡羅方法產(chǎn)生相應(yīng)的隨機數(shù)。(3)應(yīng)用評價模型計算相應(yīng)的評價模型。(4)通過統(tǒng)計模型求指數(shù)期望、方差的分布圖。(5)看是否已達到預(yù)測的精確度，如是，則輸出結(jié)果，結(jié)束；如否，則返回第二步，繼續(xù)循環(huán)。三.確定隨機數(shù)的方法1.隨機數(shù)的生成在系統(tǒng)模擬中