- •Часть 1. Имитационное моделирование. Факторный эксперимент
- •Часть 1. Имитационное моделирование. Факторный эксперимент
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава I. Системное моделирование – инструмент управления в больших системах
- •1.1. Понятия системного подхода и большой системы
- •1.2. Эффективность больших систем
- •1.3. Управление в больших системах
- •1.4. Структура систем управления
- •1.5. Основные понятия системного моделирования
- •Глава II. Моделирование систем методом статистических испытаний
- •2.1. Принципы построения математических моделей
- •2.2. Требования, предъявляемые к математическим моделям
- •2.3. Моделирование больших систем методом статистических испытаний. Сущность метода статистических испытаний. Точность метода
- •Вопрос 1.
- •2.3.1. Формирование непрерывных случайных величин с заданным законом распределения
- •2.3.2. Приближенные методы формирования случайных величин с заданным законом распределения вероятностей
- •2.3.3. Моделирование системы массового обслуживания
- •1,07 1,09 1,14 Моделируемое время t
- •2.3.4. Получение наблюдений при моделировании
- •Прикладные задачи имитационного моделирования
- •Ориентированный процесс случайного блуждания как метод прогнозирования
- •2.4.2. Модифицированный имитационным моделированием метод экспоненциального сглаживания
- •Глава III. Оценка качества моделей и планирование статистических испытаний
- •3.1. Оценка качества моделей
- •3.1.1. Методы повышения качества оценок показателей эффективности
- •3.1.2. Пассивные методы повышения качества оценивания показателя эффективности
- •3.1.3. Активные методы повышения качества оценивания показателя эффективности
- •3.1.4. Косвенные методы повышения качества оценивания показателя эффективности
- •3.2. Планирование имитационных экспериментов
- •3.2.1. Общая схема испытаний
- •3.2.2. Полные факторные планы испытаний
- •3.2.3. Дробные факторные планы испытаний. Планирование испытаний
- •3.2.4. Анализ результатов испытаний
- •3.2.5. Оптимальные планы
- •Методы принятия решений по результатам испытаний
- •Общая процедура принятия решений
- •3.3.2. Проверка гипотез о параметрах
- •Принятие решений о стабильности условий испытаний
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Предметный указатель
- •Оглавление
- •Глава I. Системное моделирование – инструмент управления в больших системах 6
- •Глава II. Моделирование систем методом статистических испытаний 43
- •Глава III. Оценка качества моделей и планирование статистических испытаний 147
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5
Заключение
Таким образом, изданием учебного пособия частично ликвидируется пробел в учебно-методическом обеспечении подготовки бакалавров техники и технологии по направлению «Системный анализ и управление». Авторы ставили своей задачей изложение вопросов дисциплины «Системное моделирование» в соответствии с учебной программой курса, а также максимальной иллюстрацией путей использования современного математического аппарата и вычислительной техники для решения практических задач.
Библиографический список
Волкова В.Н. и др. Теория систем и методы системного анализа в управлении и связи. – М.: Радио и связь, 1983.
Волкова Л. И., Шишкевич А. М. Надежность летательных аппаратов. – М.: Высшая школа, 1975.
Кудрявцев Е.М. gpss World. Основы имитационного моделирования различных систем. – М.: ДМК Пресс, 2004.
Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике. – М.: Наука, 1983.
Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. – М.: Наука, 1981.
Романов В.Н. Основа системного анализа: Учеб. пособие. – СПб.: СЗПИ, 1996.
Предметный указатель
А - выбора маршрута - 42
Адекватность - 50 - состязательные - 42
Б И
Блок-схема алгоритма Идеальное воспроизведение - 44
прогнозирования Имитационная модель операции - 134
с использованием ориентированного Интервал варьирования - 158 процесса случайного блуждания - 104
по методу модифицированного К, Л
экспоненциального сглаживания - 111, Критерий эффективности - 13, 14
112 Корректировки модели - 38
- параметрического прогнозирования Коэффициент корреляции - 102,103 на основе ФГС - 122 Контраст обобщающий определяющий
-168
В Крутое восхождение - 178
Выработка и принятие решения - 21 Критическая область - 188 Вероятностные задачи - 39
Вычислительный эксперимент - 57, 58 М
Выбор критерия проверки гипотез - Математическое ожидание - 140
187 Метод
повышения качества оценивания
Г -показателя эффективности Генерирующий эффект - 166 - пассивные - 142
активные -147
Д - косвенные - 150
Дробные реплики - 164 - последовательного расчленения - 29
Дерево целей - 29 - подинтервалов - 95
Детерминированные задачи - 39 - повторения - 94
Дисперсия - 98 - фактических испытаний - 80
Двухмерное нормальное - регрессионной выборки - 144
распределение Моделирование - 34, 92
плотность - 100 Модели
последующие приращения - 102 - геометрического подобия - 35
- аналоги - 35
Е, Ж, 3 - математические - 35
Задачи - без управления - 36
распределения - 40 - оптимизационные - 36
управления запасами - 40 - игровые - 36
массового обслуживания - 41 - имитационные - 36, 37
замены и ремонта оборудования - 41 Мощность критерия - 187 -упорядочения-41 Множество
сетевого планирования и управления - последующих приращений - 101
41 - предыдущих приращений – 101
н с
Натурное моделирование - 43 Свойства
Насыщенный план - 167 - симметричность - 160
пропорционального отбора - 148- - ортогональность - 160 оптимального отбора - 148 Свойство модели
сопутствующих переменных - 150 - целевое - 132
значимой выборки - 153 - эксплуатационное - 132
планирования эксперимента - 155 - модификационное - 132,133
Системный подход - 6
О Статистика критерия - 187
Оптимизация системы - 13 Системный анализ - 6
Организация - 25 Статистическая проверка гипотез -
Операция-33 186
Оценка качества модели - 132, 135 Система - 7
Определяющий контраст - 166 Статистическое моделирование - 58
Область допустимых значений - 188 Средняя длина очереди - 91
Среднее значение - 98
П
Подсистема Т
управляемая - 10 Теорема
управляющая - 10 - Чебышева - 60
постановка задачи - 19 - Бернулли - 61
планирование - 24
проверка модели - 38 У, Ф, X
планирование испытаний - 155,156 Управление - 17
принцип информационной Уяснение задач - 20 достаточности - 46 Условие нормировки - 160
агрегатирования - 46 Уровень значимости - 187
- последовательного наращивания
моделей - 46 Ц, Ч, Ш, Щ
параметрации - 47 Центр плана - 158
направленного эксперимента - 47 Центральные композиционные планы Плотность двухмерного нормального - 183
распределения -100
Проверка Э, Ю, Я
воспроизводимости - 170 Элемент-7
значимости коэффициентов Эффективность - 11 регрессии - 172 Экстремум - 16
адекватности - 173
Р
Рототабельность - 163 Рандомизация - 169
Приложение 1
Таблица 1
Значения функции ,
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9
2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0 |
0,00000 0,03983 0,07926 0,11791 0,15542 0,19146 0,22575 0,25804 0,28814 0,31594
0,34134 0,36433 0,38493 0,40320 0,41924 0,43319 0,44520 0,45543 0,46407 0,47128
0,47725 0,48214 0,48610 0,48928 0,49180 0,49379 0,49534 0,49653 0,49744 0,49813
0,49865
0,49977
0,499968
0,499997
0,49999997 |
0,00,99 0,4380 0,08317 0,12172 0,15910 0,19497 0,22907 0,26115 0,29103 0,31859
0,34375 0,36650 0,38686 0,40490 0,42073 0,43448 0,44630 0,45637 0,46485 0,47193
0,47778 0,48257 0,48645 0,48956 0,49202 0,49396 0,49547 0,49664 0,49752 0,49819
|
0,00798 0,4776 0,08706 0,12552 0,16276 0,19847 0,23237 0,26424 0,29389 0,32121
0,34614 0,36864 0,38877 0,40658 0,42220 0,43574 0,44738 0,45728 0,46562 0,47257
0,47831 0,48300 0,48679 0,48983 0,49224 0,49413 0,49560 0,49674 0,49760 0,49825
3,1
3,6 |
0,01197 0,05172 0,09095 0,12930 0,16640 0,20194 0,23565 0,26730 0,29673 0,32381
0,34850 0,37076 0,39065 0,40824 0,42364 0,43699 0,44845 045818 0,46638 0,47320
0,47882 0,48341 0,48713 0,49010 049245 049430 049573 0,49683 0,49767 049831
049903
049984
|
0,4595 0,5567 0,09483 0,13307 0,17003 0,20540 0,23891 0,27035 0,29955 0,32639
0,35083 0,37286 0,39251 0,40988 0,42507 0,43822 0,44950 0,45907 0,46712 0,47381
047932 0,48382 0,48745 0,49036 0,49266 0,49446 0,49585 0,49693 0,49774 0,49836
3,2
3,7 |
0,01994 0,05962 0,09871 0,13683 0,17364 0,20884 0,24215 0,27337 0,30234 0,32894
0,35314 0,37493 0,39435 0,41149 0,42647 0,43943 0,45053 0,45994 0,46784 0,47441
0,47982 0,48422 0,48778 0,49061 0,49286 0,49461 0,49598 0,49702 0,49781 0,49841
0,49931
0,49989
|
0,02392 0,06356 0,10257 0,14058 0,17724 0,21226 0,24537 0,27637 0,30511 0,33147
0,35543 0,37698 0,39617 0,41309 0,42786 0,44062 0,45154 0,46080 0,46856 0,47500
0,48030 0,48461 0,48809 0,49086 0,49305 0,49477 0,49609 0,49711 0,49788 0,49846
3,3
3,8 |
0,2790 0,6749 0,10642 0,14431 0,18082 0,21566 0,24857 0,27935 0,30785 0,33398
0,35769 0,37900 0,39796 0,41466 0,42922 0,44179 0,45254 0,46164 0,46926 0,47558
0,48077 0,48500 0,48840 0,49111 0,49324 0,49492 0,49624 0,49720 0,49795 0,49851
0,49952
0,49993 |
0,03188 0,07142 0,11026 0,14803 0,18439 0,21904 0,25175 0,28230 0,31057 0,33646
0,35993 0,38100 0,39973 0,41621 0,43056 0,44295 0,45352 0,46246 0,46995 0,47615
0,48124 0,48537 0,48870 0,49134 0,49434 0,49506 0,49632 0,49728 0,49801 0,49856
3,4
3,9 |
0,03586 0,07535 0,11409 0,015173 0,18793 0,22240 0,25490 0,28524 0,31327 0,33891
0,36214 0,38298 0,40147 0,41774 0,43189 0,44408 0,45449 0,46327 0,47062 0,47670
0,48169 0,48574 0,48899 0,49158 0,49361 0,49520 0,49643 0,49736 0,49807 0,49861
0,49966
0,49995
|
Приложение 2
Таблица 2
Квантили нормального распределения
|
|
|
|
|
|
0,90 |
0,13 |
0,25 |
1,15 |
0,04 |
2,05 |
0,80 |
0,25 |
0,20 |
1,28 |
0,02 |
2,33 |
0,50 |
0,67 |
0,15 |
1,44 |
0,01 |
2,58 |
0,40 |
0,84 |
0,10 |
1,64 |
0,005 |
2,81 |
0,30 |
1,04 |
0,05 |
1,96 |
0,001 |
3,29 |
Таблица 3
Квантили -распределения (Стьюдента),
|
Уровни значимости |
||||||
0,20 |
0,10 |
0,05 |
0,02 |
0,01 |
0,005 |
0,001 |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24 25 28 30 40 60 120
|
3,08 1,89 1,64 1,53 1,48 1,44 1,42 1,40 1,38 1,37 1,36 1,36 1,35 1,34 1,34 1,34 1,33 1,33 1,33 1,33 1,32 1,32 1,32 1,31 1,31 1,30 1,30 1,29 1,28 |
6,31 2,92 2,35 2,1 2,02 1,94 1,90 1,86 1,83 1,81 1,80 1,78 1,77 1,76 1,75 1,75 1,74 1,73 1,73 1,73 1,72 1,71 1,71 1,70 1,70 1,68 1,67 1,66 1,64 |
12,71 4,30 3,18 2,78 2,57 2,45 2,37 2,31 2,26 2,23 2,20 2,18 2,16 2,15 2,13 2,12 2,11 2,10 2,09 2,09 2,07 2,06 2,06 2,05 2,04 2,02 2,00 1,98 1,96 |
31,82 6,97 4,54 3,75 3,37 3,14 3,00 2,90 2,82 2,76 2,72 2,68 2,65 2,62 2,60 2,58 2,57 2,55 2,54 2,53 2,51 2,49 2,48 2,47 2,46 2,42 2,39 2,36 2,33 |
63,66 9,93 5,84 4,60 4,03 3,71 3,50 3,36 3,25 3,17 3,11 3,06 3,01 2,98 2,95 2,92 2,90 2,88 2,86 2,85 2,82 2,80 2,79 2,76 2,75 2,70 2,66 2,62 2,58 |
127,32 14,09 7,45 5,60 4,77 4,32 4,03 3,83 3,69 3,58 3,50 3,43 3,37 3,33 3,29 2,25 2,22 3,20 3,17 3,15 3,12 3,09 3,08 3,05 3,03 2,97 2,91 2,86 2,81 |
636,62 31,60 12,94 8,61 6,86 5,96 5,41 5,04 4,78 4,59 4,44 4,32 4,22 4,14 4,07 4,02 3,97 3,92 3,88 3,85 3,79 3,75 3,73 3,67 3,65 3,55 3,46 3,37 3,29 |
Приложение 4
Таблица 5
|
|
|||||
0 |
0,10 |
0,20 |
0,30 |
0,40 |
0,50 |
|
1 2 4 6 8 10 20 30 50 100 |
19,5 5,63 2,93 2,29 2,01 1,83 1,51 1,39 1,28 1,19 |
19,5 5,53 2,87 2,26 1,98 1,81 1,49 1,37 1,27 1,18 |
19,6 5,44 2,81 2,20 1,93 1,78 1,46 1,35 1,26 1,17 |
19,6 5,35 2,74 2,15 1,89 1,74 1,44 1,34 1,24 1,16 |
19,7 5,26 2,67 2,09 1,84 1,70 1,41 1,31 1,23 1,16 |
19,7 5,15 2,59 2,04 1,79 1,66 1,39 1,29 1,21 1,15 |
|
|
|||||
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
|
1 2 4 6 8 10 20 30 50 100 |
0,21 0,32 0,44 0,51 0,55 0,56 0,69 0,74 0,79 0,85 |
0,25 0,5 0,47 0,53 0,58 0,61 0,70 0,75 0,80 0,86 |
0,30 0,39 0,50 0,56 0,60 0,63 0,72 0,76 081 0,86 |
0,37 0,44 0,53 0,59 0,63 0,66 0,74 0,78 0,82 0,87 |
0,45 0,49 0,57 0,62 0,66 0,69 0,76 0,80 0,83 0,88 |
0,51 0,55 0,62 0,66 0,69 0,72 0,78 0,82 0,85 0,89 |
|
|
|||||
0,999 |
0,990 |
0,975 |
0,950 |
0,900 |
0,800 |
|
1 2 4 6 8 10 20 30 50 100 |
1,00 1,94 3,29 4,10 4,63 4,99 5,84 6,17 6,45 6,62 6,67 |
0,99 1,80 2,74 3,22 3,50 3,69 4,11 4,27 4,40 4,48 4,50 |
0,98 1,68 2,41 2,76 2,96 3,08 3,37 3,47 3,56 3,60 3,62 |
0,95 1,55 2,11 2,36 2,50 2,59 2,78 2,85 2,91 2,94 2,95 |
0,90 1,37 1,75 1,91 2,00 2,06 2,18 2,22 2,25 2,27 2,28 |
0,80 1,11 1,32 1,41 1,46 1,49 1,55 1,57 1,58 1,59 1,60 |
Приложение 5
Таблица 6
Квантили -распределения (Фишера), при
|
Степени свободы большей дисперсии, |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
12 |
24 |
|
||
Степени свободы меньшей дисперсии
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24 26 28 30 40 60 120
|
164,4 18,5 10,1 7,7 6,6 6,0 5,6 5,3 5,1 5,0 4,8 4,8 4,7 4,6 4,5 4,5 4,5 4,4 4,4 4,4 4,3 4,3 4,2 4,2 4,2 4,1 4,0 3,9 3,9 |
199,5 19,2 9,6 6,9 5,8 5,1 4,7 4,5 4,3 4,1 4,0 3,9 3,8 3,7 3,7 3,6 3,6 3,6 3,5 3,5 3,4 3,4 3,4 3,3 3,3 3,2 3,2 3,1 3,0 |
215,7 19,2 9,3 6,6 5,4 4,8 4,4 4,1 3,9 3,7 3,6 3,5 3,4 3,3 3,3 3,2 3,2 3,2 3,1 3,1 3,1 3,0 3,0 2,9 2,9 2,9 2,8 2,7 2,6 |
224,6 19,3 9,1 6,4 5,2 4,5 4,1 3,8 3,6 3,5 3,4 3,3 3,2 3,1 3,1 3,0 3,0 2,9 2,9 2,9 2,8 2,8 2,7 2,7 2,7 2,6 2,5 2,5 2,4 |
230,2 19,3 9,0 6,3 5,1 4,4 4,0 3,7 3,5 3,3 3,2 3,1 3,0 3,0 2,9 2,9 2,8 2,8 2,7 2,7 2,7 2,6 2,6 2,6 2,5 2,5 2,4 2,3 2,2 |
234,0 19,3 8,9 6,2 5,0 4,3 3,9 3,6 3,4 3,2 3,1 3,0 2,9 2,9 2,8 2,7 2,7 2,7 2,6 2,6 2,6 2,5 2,4 2,4 2,4 2,3 2,3 2,2 2,1 |
244,9 19,4 8,7 5,9 4,7 4,0 3,6 3,3 3,1 2,9 2,8 2,7 2,6 2,5 2,5 2,4 2,4 2,3 2,3 2,3 2,2 2,2 2,1 2,1 2,1 2,0 1,9 1,8 1,7 |
249,0 19,5 8,6 5,8 4,5 3,8 3,4 3,1 2,9 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,3 2,2 2,2 2,1 2,1 2,1 2,0 2,0 1,9 1,9 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 |
254,3 19,5 8,5 5,6 4,4 3,7 3,2 2,9 2,7 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2,1 2,0 2,0 1,9 1,8 1,8 1,8 1,7 1,7 1,6 1,6 1,5 1,4 1,3 1,0 |
Приложение 7
Таблица 8
Квантили распределения Колмогорова
|
|
|
|
|
|
0,99 |
0,44 |
0,5 |
0,83 |
0,10 |
1,22 |
0,90 |
0,57 |
0,3 |
0,97 |
0,05 |
1,36 |
0,80 |
0,67 |
0,2 |
1,07 |
0,01 |
1,63 |
Таблица 9
Квантили распределения
|
0,5 |
0,10 |
0,05 |
0,01 |
|
0,118 |
0,347 |
0,461 |
0,744 |
Таблица 10
Критерии для исключения выскакивающих значений
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
0,941 |
7 |
0,507 |
11 |
0,392 |
24 |
0,281 |
4 |
0,765 |
8 |
0,468 |
12 |
0,76 |
30 |
0,260 |
5 |
0,642 |
9 |
0,437 |
15 |
0,338 |
|
|
6 |
0,560 |
10 |
0,412 |
20 |
0,300 |
|
|