Моделирование систем. Имитационный метод: Учебник для вузов

Description

Изложенный в книге материал призван помочь студентам в освоении метода имитационного моделирования. Имитационное моделирование как наукоемкая технология способствует реализации принципа сознательности и активности обучаемых, навыка самостоятельного поиска и принятия решений, самостоятельного освоения «специфики» функционирования сложных систем, получению новых знаний «от проблемы к знаниям». Основное внимание уделено принципам дискретно-событийного и мультиагентного моделирования. Дана характеристика методам воспроизведения траектории «движения» моделируемого объекта в пространстве смены его состояний. Продемонстрировано применение метода Монте-Карло, обеспечивающего разыгрывание «случайностей» при моделировании стохастических систем. Показана медленная сходимость метода Монте-Карло при моделировании редких событий и в задачах большой размерности. На конкретных примерах показаны возможности аналитико-имитационного моделирования для сокращения количества численных экспериментов. Учебник адресован студентам, обучающимся по направлению подготовки «Информационные системы и технологии», а также смежным направлениям подготовки и специальностям: «Информатика и вычислительная техника», «Прикладная математика и информатика», «Системный анализ и управление», «Прикладная математика». Книга будет также полезна аспирантам и научным работникам, которые в своей деятельности используют имитационное моделирование. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ПРЕДИСЛОВИЕ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 1.1. Система. Элемент. Структура. Функция 1.2. Модель. Моделирование 1.3. Классификация моделей 1.4. Формализация моделирования Контрольные вопросы 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ФОРМАЛИЗАЦИИ СИСТЕМ 2.1. Графы 2.1.1. Некоторые понятия теории графов 2.1.2. Случайные графы и сети Контрольные вопросы 2.2. Системы и сети массового обслуживания 2.2.1. Системы массового обслуживания 2.2.2. Экспоненциальная система массового обслуживания Контрольные вопросы 2.2.3. Сети массового обслуживания Контрольные вопросы 3. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ И ПРОЦЕССОВ 3.1. Основные понятия имитационного моделирования 3.2. Парадигмы имитационного моделирования 3.3. Принципы продвижения системного времени 3.4. Организация цикла моделирующего алгоритма 3.4.1. Цикл, организованный по принципу Δt 3.4.2. Цикл, организованный по принципу особых моментов 3.5. Схемы построения моделирующего алгоритма 3.6. Особенности реализации процессов с использованием Q-схем 3.7. Календарь событий 3.8. Семафоры и связные списки 3.9. Компьютерные системы имитационного моделирования Контрольные вопросы 4. СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 4.1. Концепция статистического моделирования 4.2. Пример оценки надежности системы 4.3. Моделирование случайных факторов 4.3.1. Построение и тестирование датчиков базовой случайной величины 4.3.2. Моделирование случайных событий 4.3.3. Моделирование случайных величин 4.3.4. Моделирование случайных процессов 4.4. Точность статистических оценок 4.5. Планирование статистического эксперимента 4.5.1. Параллельный и последовательный эксперимент 4.5.2. Задача планирования статистического эксперимента 4.5.3. Теоретическое решение задачи планирования 4.5.4. Метод автоостанова Контрольные вопросы 5. МЕТОДЫ УСКОРЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИХ ПРИЛОЖЕНИЕ 5.1. Методы понижения дисперсии 5.2. Метод взвешенного моделирования 5.3. Метод экстремального значения 5.4. Методы и модели ускоренной имитации в сетевых задачах 5.4.1. Аналитико-имитационный метод оценивания надежности сети 5.4.2. Имитационная модель виртуального канала 5.4.3. Модель узла коммутации 5.4.4. Расчет буферной емкости узла сети ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ Практическая работа 1. Экспоненциальная система массового обслуживания Практическая работа 2. Разомкнутая экспоненциальная сеть массового обслуживания Практическая работа 3. Замкнутая экспоненциальная сеть массового обслуживания ПРИЛОЖЕНИЕ 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Лабораторная работа 1. Моделирование базовой случайной величины Лабораторная работа 2. Моделирование дискретной случайной величины Лабораторная работа 3. Моделирование непрерывной случайной величины Лабораторная работа 4. Имитационное моделирование системы массового обслуживания Лабораторная работа 5. Эксперимент варьирования параметров ПРИЛОЖЕНИЕ 3. КУРСОВАЯ РАБОТА Содержание пояснительной записки курсовой работы Пример представления результатов курсовой работы Варианты заданий курсовой работы СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ