Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
123.PDF
Скачиваний:
84
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
1.24 Mб
Скачать

происходящий в системе, марковским не является, и для него мы не можем написать алгебраические уравнения.

Чтобы

искусственно

свести

это

процесс

к

марко, введескому

в цепочку

состояний, вместо

одного

состоянияS2, три

последовательных

«псевдосостояния»:

 

 

 

 

 

S21 — ремонт начинается; S22 — ремонт продолжается; S23 — ремонт заканчивается,

т. е. разделим ремонт на три этапа, причем время пребывания системы в каждой

из фаз будем считать распределенным

по показательному

.

законуГраф

состояний будет иметь ,видпоказанный на

рис.2.20б, где

роль

одного

состояния S2

будут

играть три

псевдосостоянияS21, S22

и

S23. Процесс,

протекающий в такой системе, уже будет марковским.

 

 

 

 

Обозначим P21, P22 и P23 — предельные

вероятности

пребывания

системы в псевдосостояниях S21, S22 и S23; тогда

 

 

 

 

 

Среднее

время

P2 = P21+ P22+ P23.

ремонта

для

каждой из

пребывания

процесса

одинаково, следовательно:

 

 

 

 

 

 

 

 

P21= P22= P23.

 

 

 

 

 

а)

 

 

S1

 

 

 

 

 

S2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

 

 

 

μ

 

 

 

μ

 

μ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S1

 

 

S21

 

 

S22

 

 

 

S23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 2.20. Пример использования метода псевдосостояний

Запишем уравнение для предельной вероятности состояния P1:

λP1=μP23,

m

P1 = l P23 .

Нормировочное уравнение:

65

 

 

 

P1 + P21 + P22 + P23 +1;

 

 

 

 

 

m

P +

3P

 

= 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

23

 

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P23

=

 

l

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3l + m

 

 

 

 

Отсюда:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P =

m

P =

 

 

 

m

,

P =

3P =

 

3l

.

 

 

3l + m

 

 

1

l 23

 

 

 

2

23

3l + m

Заметим, что метод псевдосостояний допускает сравнительно простое решение задачи только в самых простых случаях, когда число состояний исходной системы невелико. Однако, иногда удается применить этот метод и к задачам, где число состояний не очень мало; во всяком случае, получить если не буквенное, то численное приближенное решение соответствующей системы линейных алгебраических уравнений. Рассмотрим в связи с этим

процедуру построения модели с неограниченной очередью аппроксимации потока обслуживания или входного потока потоком Эрланга.

1. Система М/Еk/1. Входной поток − простейший с интенсивностьюλ,

поток обслуживания − поток Эрланга порядкаk с интенсивностью L = m ( μ k

интенсивность порождающего простейшего потока). Очередь не ограничена. Структура этой системы представлена на рис. 2.21.

λ

 

1

2

 

k

 

Рис 2.21. Система М/Еk/1/∞

 

Будем описывать состояние системы в определённый момент времени общим числом этапов обслуживания, через которое должны пройти все находящиеся в этот момент в системе заявки до полного завершения их обслуживания.

Если в системеn заявок, а обслуживаемая находится наi-ом этапе обслуживания, то общее число этапов обслуживания для всех заявок, то есть текущее состояние:

j = (n -1)k + (k - i + 1) = nk - i +1.

ДИП для этой системы представлена на рис. 2.22.

66

Используя закон сохранения потоков вероятностей (сумма входящих равна сумме исходящих), построим систему алгебраических уравнений для предельных вероятностей состояний:

ìlP

= kmP

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï 0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

+ l)Pj = kmPj

+1,

1 £ j £ k -1;

 

 

 

 

í(km

 

 

 

 

ï

+ l)P

 

= kmP

 

 

+ lP

 

,

j ³ k .

 

 

 

 

ï(km

j

j

+

j -k

 

 

 

 

î

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

Ввиду

 

неограниченности

 

мест

ожидания

эта

система

соде

бесконечное

число

 

уравнений. Тем

не

менее, при

выполнении условия

 

стационарности lm <1, предельные вероятности состояний существуют и могут быть найдены.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

 

 

 

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

1

 

 

 

2

 

...

 

k-1

 

 

k

 

 

 

k+1

...

 

 

 

2k

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kμ kμ

 

 

Рис 2.22. ДИП для системы М/Еk/1/∞

Для этого можно использовать следующий прием. Переходим к системе М/М/1/∞ с интенсивностью потока обслуживанийμ. Задаваясь определенной точностью, находим максимальное количество заявок, которые могут реально находиться в системе. Тем самым мы ограничиваем ДИП и систему уравнений

для системы М/Е/1/∞. Теперь эту систему можно решить и найти вероятности

r

состояний Pi. Для дальнейшего анализа характеристик эффективности системы

нам потребуются вероятности P

*

нахождения в системеi заявок, которые

 

i

 

 

 

можно рассчитать следующим образом:

 

P* =

k(i-1)+1

 

 

å

P

j

.

i

j=ik

 

 

 

 

 

 

При большом числе состояний удобно использовать для решения системы

67

алгебраических

уравнений

метод итераций, равномерно распределив для

первой итерации значения вероятностей состояний системы М/1/М∞ между

состояниями этапов системы М/Еr/1/∞.

 

 

 

 

2.

Система

Еk/М/1.

Входной

поток

поток Эрланга порядкаk с

интенсивностью

L =

l

( λ

− интенсивность

порождающего

простейшего

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

потока), поток обслуживания − простейший с интенсивностьюμ. Очередь не

ограничена. Будем предполагать, что прежде, чем попасть в систему, заявка

должна

пройти k этапов

поступления

в

приемном устройстве. Время

прохождения

одного

этапа

имеет

 

показательное

распределение

интенсивностью . Структура этой системы представлена на рис. 2.23.

 

приёмное устройство

 

обслуживающий прибор

kl

kl

kl

μ

1

2

 

k

 

Рис 2.23. Система Еr / М /1/∞

Будем описывать состояние системы в определённый момент времени общим числом этапов поступления, через которые прошли все находящиеся в данный момент в системе заявки плюс количество этапов, пройденных вновь поступающей заявкой.

Если в системеn заявок, а очередная поступающая находится наi-ом этапе, то общее число этапов поступления для всех заявок, то есть текущее состояние:

j = nk + i -1.

На вход приёмного устройства поступает новая , заявкакак только предыдущая появляется на его выходе. Уход из системы обслуженной заявки уменьшает суммарное число этапов поступления на k.

ДИП для этой системы представлена на рис. 2.24.

68

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]