- •1.1 Понятие о моделировании.
- •1.2 Системы массового обслуживания
- •2.1. Виды моделирования.
- •2.2Моделирование простейшей одноканальной системы смо
- •3.1. Математическое моделирование. Источники ошибок. Необходимость тестирования.
- •3.2 Простейший поток событий
- •4.1 Необходимость тестирования компьютерных моделей.
- •4.2. Замкнутые смо
- •5.1. Сравнение некоторых пакетов, расчетов и моделирований.
- •5.2. Открытая смо
- •6.1 Примеры задач приводящих к необходимости решения дифференциальных уравнений.
- •6.2 Понятие о конкурирующих стратегиях. Пример алгоритма для выбора рациональной стратегии.
- •7.1 Сведение произвольной системы оду произвольного порядка к системе оду 1-го порядка.
- •7.2 Приближение инженерных данных. Виды приближений.
- •Поточечное среднеквадратическое приближение.
- •Непрерывное приближение в среднеквадратичном смысле.
- •Равномерное приближение.
- •8.1 Примеры сведения дифференциальных уравнений и их систем произвольного порядка к системе оду 1-го порядка в канонической форме Коши.
- •8.2. Интерполирование. Аппроксимация методом наименьших квадратов. Равномерное приближение. Поточечная аппроксимация табличных данных по методу наименьших квадратов.
- •9.1 Пример решения задачи о колебаниях одно массовой системы на основе использования встроенной процедуры Rkadapt.
- •9.2 Разложение аппроксиматора по системе базисных функций. Сведение задачи аппроксимации к системе лау.
- •10.1 Математическое моделирование механических колебательных систем со сосредоточенными параметрами .Системы с распределенными и сосредоточенными параметрами.
- •Пример использования разложения аппроксиматора по базисным функциям в виде мономов.
- •11.1 Методика получения модели механических колебательной системы сосредоточенными параметрами на основе уравнений Лагранжа 2-ого рода
- •11.2Интерполирование, алгебраическое интерполирование, классический подход
- •12.1 Пример получения математической модели для двух массовой колебательной системы
- •12.2 Интерполирование на основе формулы Лагранжа
- •13.1 Математическая модель колебательной системы с вращательными степенями свободы
- •13.2 Пример документа MathCad реализующий поточечную среднеквадратичную аппроксимацию
- •14.1 Некоторые примеры MathCad для решения различных задач
- •14.2 Остаточный член формулы Лагранжа, пример оценки точности интерполирования с использованием остаточного члена
- •15.1 Пошаговые методы решения задачи Коши
- •15.2 О наилучшем выборе узлов интерполирования
- •16.1 Метод Эйлера для решения задачи Коши, реализация этого метод в среде MathCad
- •16.2 Тригонометрическое интерполирование
- •17.1 Модификация метода Эйлера для решения задачи Коши
- •17.2 Использование интерполирования при решении различных задач и реализация в среде MathCad
- •18.1 Метод типа Рунге-Кутта для решения задачи Коши
- •18.2 Использование встроенных функций для линейной аппроксимации по методу наименьших квадратов
- •19.1 Связь модифицированных методов Эйлера и методов Рунге-Кута второго порядка для решения задачи Коши
- •19.2 Понятие о сплайнах
- •20.1 Метод Рунге-Кута 4-ого порядка для решения задачи Коши формулы метода и их реализация в среде MathCad
- •20.2 Определение сплайна. Дефект сплайна, пример линейного сплйна
- •21.1.Оценка погрешности решения оду. Способ Рунге для оценки такой погрешности.
- •21.2 Кубический сплайн дефекта 2 (или сплайн Эрмита).
- •22.1 Метод стрельбы
- •22.2 Кубические сплайны дефекта 1
- •23.1 Использование случайных величин при моделировании различных явлений и процессов
- •23.2 Алгоритм «прогонка» для решения системы линейных уравнений с диагональным преобладанием.
- •24.1 Задача Бюффона как пример использования случайных величин при решении детерминированной задачи.
- •24.2 Пример использования сплайна для приближенного интегрирования функции
- •25.2 Использование параметрических сплайнов для интерполирования кривых
- •26.1 Пример реализации метода типа Монте-Карло в среде Mathcad для вычисления площади произвольной фигуры
- •26.2 Параметрический Эрмитов кубический сплайн.
- •27.1 Основные виды моделирования их преимущества и недостатки
- •27.2 Рациональные сплайны.
- •28.1 Декомпозиция и диакоптика
- •28.2Параметрический рациональный сплайн.
- •29.1 Понятие о компонентных и топологических уравнениях
- •Механическая поступательная система.
- •29.2 О выборе узлов сетки при интерполировании различными сплайнами
- •30.1 Примеры получения эквивалентах схем для механических поступательных систем
- •30.2 Узловой метод построения математической модели
5.1. Сравнение некоторых пакетов, расчетов и моделирований.
MATHCAD. Основные преимущества: простой графич-ий интерфейс, понятный инженеру, если после нек-го времени возвратится к работе, то быстро адаптиреушся.
Недостатки: невозможность создания exe модулей, слабая возможность связи с другими программами.
MATHLAB имеет 50 лет истории, включает в себя все ранее существующие наработки в FORTRAN в виде открытых текстов. Есть возм-ть создания exe модулей, посредством перевода на C, FORTRAN.У этой системы множество toolbox каждый из которых объединяет в себя программы для решения задач в конкретной предметной области или тематики. Недостатки: Недостаточный уровень графического интерфейса.
Модель нужно готовить в виде текстового файла на С подобном языке. Скорость вычисления выше чем в MATHCAD.
MAPLE Waterloo Maple Software Это серьезная мат. программа в основе символьная математика.
5.2. Открытая смо
Рассмотрим системы массового обслуживания, в которых интенсивность потока поступающих заявок не зависит от состояния самих систем. Такие системы массового обслуживания называются открытыми.
Пусть интенсивность простейшего потока поступающих заявок равна и не зависит от состояния системы. Предполагается, что система состоит из п каналов обслуживания и каждый канал порождает простейший поток обслуженных заявок с интенсивностью . Заявки, поступающие в момент, когда заняты все каналы, становятся в очередь ожидая обслуживания. Количество мест в очереди ограничено числом к : при наличии в очереди к заявок вновь поступающие заявки покидают систему необслуженными.
Все состояния данной системы можно разбить условно на три группы:
- "все каналы свободны",
- "ровно i каналов занято и поступило ровно i заявок", i = 1, ..., n,
- "все каналы заняты и ровно j-n заявок находятся в очереди для обслуживания", j = n + 1, ...,n+k .
Графически все возможные переходы из одного состояния в другое, а также интенсивности потоков событий, под воздействием которых эти переходы возможны, можно изобразить в виде размеченного графа так, как это показано на рис.23. Здесь m=n+k.
Рис.3. Размеченный граф многоканальной открытой СМО
Действительно, если система находится в состоянии i = 0, 1,..., m, то в состояние "i+ 1 каналов занято" она может перейти под воздействием потока заявок с интенсивностью ;
Из состояния в состояние "i- 1 каналов занято" i = 1,..., n она может перейти под воздействием суммарного потока обслуженных заявок, поступающего от i каналов, с интенсивностью .
Из состояния в состояние j = п + 1, ..., m, система может перейти под воздействием суммарного потока обслуженных заявок, поступающего от п каналов с интенсивностью .
Составим на основе этого размеченного графа уравнения Колмогорова. Приравнивая производные нулю для стационарного случая, получим систему линейных алгебраических уравнений, описывающую предельные вероятности состояний системы:
Если мест в очереди не предусмотрено (k=0), то имеем частный случай открытой системы массового обслуживания. Графически этот случай описывается на рис. 4.
Рис.4. Размеченный граф многоканальной открытой СМО без очереди.
Для получения системы алгебраических уравнений, описывающей стационарный режим в этом случае, достаточно из последней системы удалить третий блок уравнений (при j = n,..., т- 1) и положить т = п.
Если рассматриваемая система массового обслуживания одноканальная, то из системы линейных алгебраических уравнений исключается второй блок уравнений; если система одноканальная и без очереди, то исключается второй и третий блоки уравнений.
Пусть система находится в предельном стационарном режиме. Тогда можно показать, что:
вероятность Рот отказа заявке на обслуживание равна Рт ;
вероятность Q принятия заявки на обслуживание равна 1- Рт ;
среднее число А заявок, принимаемых системой на обслуживание в единицу времени, равно Q;
среднее число Nzan занятых каналов равно А/ ;
среднее число Noch заявок в очереди равно
среднее время tw ожидания заявки в очереди равно
среднее время tsys нахождения заявки в системе равно tw+ Q/ ;