具有模糊参数的离散事件系统仿真与输出分析研究

论文摘要

离散事件系统建模与仿真在过去的几十年里已被广泛的应用于系统分析与决策支持领域。经典的离散事件系统仿真方法学假设可以获得足够的信息(例如,输入过程的参数、系统中随机变量的概率分布等)来对实际系统进行精确的建模。然而,这在现实中通常是一个苛刻的要求。因此,如何在离散事件系统仿真中处理不精确的信息,是一个值得研究的问题。模糊集合与可能性理论被看作是表达和处理不精确性的有力工具。所以,模糊离散事件系统仿真方法学的研究在仿真界引起了相当的兴趣。然而,模糊离散事件系统仿真与经典离散事件系统仿真之间存在着很大的差异。本文基于最近发展出的随机模糊理论,研究一类模糊离散事件系统——带有模糊输入参数的离散事件系统的仿真与输出分析问题,包括三部分内容:仿真方法、输出数据分析方法以及输入模糊性对输出性能指标的影响评价方法。模糊离散事件系统仿真方法系指这类系统的仿真实现技术,目的在于估计系统输出性能指标的隶属度函数。本文提出了一种避免Time Paradox问题的模糊参数离散事件系统仿真的方法。不同于经典的离散事件系统仿真(仿真结果将得到一个精确的统计值),模糊仿真可能会产生一个模糊数来描述输出指标,该方法可以有效的估计系统输出性能指标的隶属度函数。对于输出指标的计算是随后分析过程的基础。第二部分内容研究仿真运行后的分析方法。输出分析是离散事件系统仿真研究中的重要环节。在经典的离散事件仿真方法学中,它包括了:单一系统输出数据分析、多个备选系统的比较以及基于仿真的优化,本文仅讨论模糊离散事件系统仿真的单一系统输出分析方法。此外,在模糊模型中有一个主题是经典模型中没有遇到的:如何评价输入模糊性对输出性能指标的影响。处理这个问题的方法将有助于系统的建模与设计过程。每种方法后都设计了仿真实验来验证其有效性。实验结果证明,运用本文提出的方法能够得出更为合理的结果。最后,本文结合一个实际生产系统的仿真与分析,给出了这些方法的应用效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 仿真应用的关键问题
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 离散事件系统仿真输出分析
• 1.2.2 模糊离散事件系统仿真
• 1.2.3 模糊离散事件系统仿真的困难
• 1.3 本文研究目标
• 1.3.1 本文的研究内容
• 1.3.2 本文的主要贡献
• 1.4 论文结构安排
• 第2章 相关理论与方法
• 2.1 本章引论
• 2.2 模糊集合论
• 2.2.1 模糊集合的基本概念
• 2.2.2 扩展原理
• 2.2.3 小结
• 2.3 模糊测度论
• 2.3.1 可能性测度与可能性空间
• 2.3.2 必要性测度与可信性测度
• 2.3.3 模糊变量及其运算
• 2.3.4 小结
• 第3章 带有模糊参数的离散事件系统仿真
• 3.1 本章引论
• 3.2 实际系统中的不确定性分类
• 3.2.1 实际系统中的随机性及建模方法
• 3.2.2 系统模型中的不精确性及其建模方法
• 3.3 离散事件系统仿真中存在的不精确性问题
• 3.3.1 离散事件模型中的不精确性来源
• 3.3.2 本文研究的模型描述
• 3.4 基于可能性空间的模糊离散事件仿真方法
• 3.4.1 随机模糊变量
• 3.4.2 基于可能性空间的模糊离散事件仿真方法
• 3.4.3 与传统方法的比较
• 3.5 仿真实验
• 3.5.1 模型描述
• 3.5.2 仿真运行
• 3.5.3 结果分析与对比
• 3.6 本章小结
• 第4章 模糊离散事件系统仿真输出分析
• 4.1 本章引论
• 4.2 随机模糊变量的数字特征
• 4.2.1 随机模糊变量的数学期望
• 4.2.2 随机模糊变量的方差
• 4.2.3 随机模糊模拟
• 4.3 模糊离散事件仿真输出数据分析
• 4.3.1 输入参数不精确性对仿真输出分析的影响
• 4.3.2 解决输出分析结果恶化的两种途径
• 4.3.3 利用随机模糊理论解决经典分析方法遇到的问题
• 4.3.4 仿真实验
• 4.4 模糊输入参数对输出结果的影响评价
• 4.4.1 研究输入模糊性对输出影响评价的意义
• 4.4.2 模糊输入参数对输出结果影响的绝对指标
• 4.4.3 模糊输入参数对输出结果影响的相对指标
• 4.4.4 仿真实验
• 4.5 本章小结
• 第5章 模糊离散事件系统仿真应用
• 5.1 本章引言
• 5.2 制造执行系统中的生产过程仿真子系统
• 5.2.1 系统描述
• 5.2.2 系统建模
• 5.2.3 动态仿真与实时统计
• 5.2.4 仿真结果统计与分析
• 5.3 模糊离散事件仿真在系统中的应用
• 5.3.1 系统模型与数据
• 5.3.2 仿真运行
• 5.3.3 结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 6.1 本文总结
• 6.1.1 主要研究内容总结
• 6.1.2 研究中存在的不足
• 6.2 进一步研究的方向
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果