- •1. Основные понятия и этапы са. Основные понятия са
- •Этапы системного анализа
- •2. Операция и ее составляющие. Этапы ио.
- •3. Применение научных методов Этапы операционного проекта
- •6. Внедрение результатов исследования.
- •3. Виды математических моделей ио, примеры.
- •4. Состязательные задачи. Решение игры 2-х лиц.
- •5. Классификация и характеристики смо. Понятие системы массового обслуживания
- •Поток событий и его свойства
- •Транспортная задача
- •8. Формы представления задач лп и способы приведения к ним. Каноническая форма задач лп
- •Стандартная форма задачи лп
- •9. Основные понятия лп, свойства задач лп. Постановка задачи
- •Основные понятия лп. Свойства задач лп
- •10. Геометрия задач лп, базисные решения, вырожденность. Геометрия задач лп
- •Выделение вершин допустимого множества
- •11. Понятие базиса, переход от одного базисного решения к другому.
- •Построение начального базисного решения
- •13. Алгоритм симплекс-метода.
- •14. Двойственность в лп, построение моделей двойственных задач. Двойственность задач лп
- •Запись двойственной задачи в симметричном случае
- •Запись двойственной задачи в общем случае
- •15. Экономическая интерпретация двойственной задачи. Двойственный симплекс-метод. Интерпретация двойственной задачи
- •Двойственный симплекс-метод
- •16. Теоремы двойственности.
- •17. Учет двусторонних ограничений, модифицир. Симплекс-метод. Учет двусторонних ограничений
- •М одифицированный алгоритм
- •18. Параметрический анализ вектора ограничений.
- •19. Параметрический анализ коэффициентов линейной формы.
- •20. Модели транспортных задач и их хар-ка, условия разрешимости. Простейшая транспортная задача (т-задача)
- •Транспортная задача с ограниченными пропускными способностями (Td - задача)
- •Многоиндексные задачи
- •Транспортные задачи по критерию времени
- •21. Построение начального плана перевозок т-задачи
- •Правило северо-западного угла
- •Правило минимального элемента.
- •Метод Фогеля
- •22. Обоснование метода потенциалов. Переход от одного плана перевозок к другому
- •Признак оптимальности
- •23. Алгоритм метода потенциалов
- •24. Двойственность т-задач, эконом. Интерпретация потенциалов. Двойственная пара транспортных задач
- •Экономическая интерпретация потенциалов
- •25. Метод потенциалов для Td-задачи.
- •26. Приведение открытой модели транспортной задачи к закрытой.
- •27. Трансп. Задачи в сетевой постановке, задача о кратчайшем пути. Транспортные задачи в сетевой постановке (транспортные сети)
- •Алгоритм Дейкстры-Форда:
- •28. Задача о максимальном потоке.
- •29. Метод декомпозиции Данцига-Вулфа в общем случае.
- •30. Метод декомпозиции транспортных задач
- •31. Постановка задач стохастического программирования
- •32. Целочисленное программирование: Особенности, концепции точных и приближенных методов решений.
- •Проблема целочисленности
- •33. Методы отсечений.
- •34. Метод ветвей и границ.
- •35. Аддитивный метод.
- •36. Нелинейное программирование (нлп): постановка, классы задач нлп, условия оптимальности. Характеристика задач
- •Условия оптимальности
- •37. Квадратичное программирование.
- •38. Сепарабельное и дробно-линейное программирование. Сепарабельное программирование (сп)
- •Задачи дробно-линейного программирования
- •39. Методы покоординатного спуска и Хука-Дживса. Метод Гаусса-Зейделя (покоординатного спуска)
- •Метод Хука-Дживса (метод конфигураций)
- •40. Симплексный метод поиска.
- •41. Градиентные методы.
- •Методы сопряженных направлений
- •Методы Пауэла, Флетчера-Ривса, Девидона-Флетчера-Пауэла
- •43. Методы случайного поиска.
- •Алгоритм с возвратом при неудачном шаге
- •Алгоритм с обратным шагом
- •Алгоритм наилучшей пробы
- •Алгоритм статистического градиента
- •44. Метод проектирования градиентов.
- •45. Генетические алгоритмы
- •46. Методы штрафных и барьерных функций. Метод штрафных функций
- •Метод барьерных функций
- •47. Динамическое программирование (дп): принцип оптимальности, функциональное уравнение, процедура дп.
- •Как работает метод дп
- •Функциональное уравнение дп
- •48. Дп: задача распределения ресурсов, достоинства дп.
- •49. Дп: задача о кратчайшем пути и с мультипликативным критерием. Задача о кратчайшем пути
- •Задача с мультипликативным критерием
- •50. Дп: организация выпуска m видов продукции.
- •51. Дп: задача об инвестициях.
- •52. Дп: многомерные задачи и проблемы решения.
- •53. Дп: снижение размерности с помощью множителей Лагранжа
- •54. Задачи спу: построение сети и временной анализ.
- •Временной анализ (для детерминированной сети)
- •55. Задачи спу: оптимизация.
- •56. Многокритериальные задачи: постановка, проблемы, основные понятия, методы.
- •Методы многокритериальной оптимизации
- •57. Многокрит. Задачи: функция полезности, лексикографический метод. Функция полезности
- •Решение на основе лексикографического упорядочения критериев
- •58. Методы главного критерия, свертки, идеальной точки, целевого програм-я. Метод главного критерия
- •Линейная свертка
- •Метод идеальной точки
- •Целевое программирование (цп)
- •59. Диалоговые методы решения задач по многим критериям.
- •Метод уступок
- •Интерактивное компромиссное программирование
5. Классификация и характеристики смо. Понятие системы массового обслуживания
С
истемы
массового обслуживания (СМО) - системы
специального вида, реализующие
многократное выполнение однотипных
задач. В СМО можно выделить:
1) входящий поток;
2) очередь;
3) каналы обслуживания;
4) выход. поток обслуженных заявок.
Пропускная сп-ть (ПС) СМО зависит от: характера потока заявок, числа каналов обслуживания и их производительности, от правил организации.
Характеристики эффективности СМО:
1. Показатели эффективности использования СМО
• Абсолютная ПС— среднее число заявок, кот. м обслужить СМО в 1 времени.
• Относительная ПС — отношение среднего числа заявок, обслуживаемых СМО в единицу времени, к среднему числу поступивших заявок за это же время.
• Средняя продолжительность периода занятости СМО.
• Коэффициент использования СМО — средняя доля времени, в течение которого СМО занята обслуживанием заявок, и т.п.
2. Показатели качества обслуживания заявок
• Среднее время ожидания заявки в очереди.
• Среднее время пребывания заявки в СМО.
• Вероятность отказа заявке в обслуживании без ожидания.
• Вероятность, что поступ. заявка немедленно будет принята к обслуживанию.
• Закон распределения времени ожидания заявки в очереди.
• Закон распределения времени пребывания заявки в СМО.
• Среднее число заявок, находящихся в очереди.
• Среднее число заявок, находящихся в СМО, и т.п.
Показатели эффективности функционирования пары «СМО — потребитель» (вся совокупность заявок/ их источник). Используется, если доход от обслуживания заявок, и затраты на обслуживание измеряются в одних и тех же единицах.
Поток событий и его свойства
Поток событий – последовательность однородных событий, следующих друг за другом в общем случае в случайные моменты времени. 3 свойства:
Стационарный или нестационарный; Стационарный – в разные интервалы времени в среднем получаем одни и те же характеристики.
С последействием и без последействия; Если вероятность появления события не зависит на определенном интервале от предыдущих, интервалов, то без последействия.
Ординарный и неординарный. Если вероятность, что на элементарном интервале времени произойдет больше 1 события равно 0, то ординарный.
Если
поток обладает стационарностью, без
последействия и ординарностью, то он
простейший (стационарный пуассоновский).
Пуассоновский закон:
- функция распределения;
-
плотность вероятности
λ –интенсивность потока (λ=const – стационарный поток); m-число событий.
Потоки Пальма –потоки, в которых интервал времени является независимым и с одинаковым распределением. Их подмножество– потоки Эрланга. Его получают, просеивая простейший поток. Если после просеивания остается каждое k-е событие, то получаем поток Эрланга k-го порядка.
Математическое изучение СМО упрощается, если протекающий в ней СП - марковский. СП марковский (процесс без последействия), если вероятность любого состояния СМО в будущем зависит только от ее состояния в настоящем и не зависит от ее состояний в прошлом. Работа СМО описывается с помощью линейных дифференциальных уравнений первого порядка, а в предельном режиме — с помощью линейных алгебраических уравнений; Все потоки событий, под воздействием которых происходят переходы системы из состояния в состояние, - пуассоновские.
Уравнения Холмогорова
Условие наступления предельного стационарного режима: если система имеет конечное число состояний, из каждого можно попасть в другое за конечное число шагов – предельные вероятности не зависят от начального состояния. При предельных вероятностях их производные равны 0.
Процессы гибели и размножения
6. Графы и показатели СМО с простейшими потоками.
Одноканальная система с отказами
Известны λ и μ одного канала.
λ – интенсивность входного потока заявок (среднее число заявок в единицу времени)
μ – интенсивность обслуживания (1/ среднее время обслуживания заявки)
2 состояния: канал занят или свободен.
;
;
;
- относительная ПС;
-
абсолютная ПС
Многоканальная система с отказами
Все каналы идентичны. Поток ординарный.
S0 – все каналы
свободны. S1 – 1
занят, остальные свободны. S2
– 2 канала заняты, остальные свободны.
… Sn
– все n каналов заняты.
-
приведенная интенсивность
;
…
;
;
;
;
… ;
;
;
;
;
;
- среднее число занятых каналов.
Одноканальная система с ожиданием
m – число мест в очереди. S0 – канал свободен, очереди нет.
S1 – канал занят, очереди нет. S2 –канал занят, одна заявка в очереди.
S3 –канал занят, 2 заявки в очереди. … Sm+1 – канал занят, все места в очереди заняты.
…
;
;
;
;…
;
;
;
;
;
;
;
;
;
Если
,то:
Если
,
то в системе наступает установившийся
режим.Если
,
то система не придет никогда в
установившееся состояние, будет
неограниченно расти очередь.
n-канальная система с ожиданием
;
;
…;
;
;
;
…;
;
;
;
;
;
Если
,то
при
в системе наступает установившийся
режим.
Многоканальная система с ограниченным временем ожидания
λу(у нас в лекциях ν -ню) – интенсивность ухода.
;
;
;
;
Замкнутые СМО
Входящий поток зависит от состояния
системы. Пример: офис, где n
комп-в. 1 человек отвечает за их ремонт.
λ – интенсивность выхода из строя 1
компа. S0 – все
компы исправны. S1
– 1 компьютер не исправен, остальные
исправны.
;
;
…
;
;
;
;
-
среднее число заявок в системе;
-
исправны в среднем
;
;
;
;
7. Примеры задач ЛП: игра 2 лиц как з. ЛП, транспортная задача.
Игра двух лиц с нулевой суммой как задача линейного программирования
Рассмотрим платежную матрицу игры двух лиц, не имеющую седловых точек,
|
B1 |
B2 |
… |
Bn |
A1 |
U11 |
U12 |
… |
U1n |
A2 |
U21 |
U22 |
… |
U2n |
… |
… |
… |
… |
… |
Am |
Um1 |
Um2 |
… |
Umn |
Р
ешение
в области смешанных стратегий. Пусть
X=(x1,x2,…,xm)
– распределение вероятностей на
стратегиях игрока A.
По принципу гарантированного результата
будет выбрано такое распределение X
*, которое макс-ет наименьший
ожидаемый выигрыш
Обозначим через
минимальный ожидаемый выигрыш;
не больше каждого ожидаемого выигрыша,
цель – максимальный выигрыш, то приходим
к следующей эквивалентной задаче
L=→max
при ограничениях
,
хi0.
...
Это обычная линейная задача, оптимальное значение критерия которой L*=* есть цена игры. Ее решение определяет оптимальное поведение игрока А.
Для игрока B линейная модель строится аналогично, но тот же критерий минимизируется, так как уже имеет смысл максимального проигрыша, а ограничения на вероятности yj соответствуют строкам платежной матрицы и записываются как неравенства “меньше или равно”.
