MMN排队系统建模与动画仿真.doc

《系统仿真与matlab》综合试题 题 目：M/M/N 排队系统（多服务员排队系统）的仿真 编 号： 12 难度系数： ((((( 姓 名 班 级 学 号 联系方式 成 绩 《系统仿真与matlab》综合试题 0 M/M/N 排队系统的模拟仿真 1 摘 要 1 1. 问题分析 2 2. 模型假设 2 3. 符号说明 3 4. 模型准备 3 4.1 排队系统的组成和特征 3 4.1.1输入过程 4 4.1.2排队规则 4 4.1.3服务过程 4 4.1.4排队系统的主要指标 5 4.2输入过程与服务时间的分布 5 4.2.1负指数分布 5 4.2.2泊松分布 5 4.3生灭过程 6 5. 标准M/M/N模型 8 5.1多服务台模型准备 8 5.2多服务台模型建立 9 5.2.1服务利用率 9 5.2.2平均排队长 9 5.2.3平均队长 10 5.2.4平均等待时间 10 6. 程序设计 11 6.1动画流程图 11 6.2 M/M/N流程图 12 7. 程序运行实例介绍 13 7.1动画实例讲解 13 7.2M/M/N排队系统实例讲解 14 8. 程序实现难点和模型评价 17 8.1程序实现难点 17 8.2模型评价 17 9. 参考文献 17 10. 附录 17 10.1动画实现的核心程序 17 10.2 M/M/N模型计算主要程序 22 M/M/N 排队系统的模拟仿真 摘 要 排队是在日常生活中经常遇到的事，由于顾客到达和服务时间的随机性，使得排队不可避免。因此，本文建立标准的M/M/N模型，并运用Matlab软件，对M/M/N排队系统就行了仿真，从而更好地深入研究排队问题。 问题一，基于顾客到达时间服从泊松分布和服务时间服从负指数分布，建立了标准的M/M/N模型。运用Matlab软件编程，通过输入服务台数量、泊松分布参数以及负指数分布参数，求解出平均队长、服务利用率、平均等待时间以及平均排队长等重要指标。然后，分析了输入参数与输出结果之间的关系。得出当服务台数增加时，几个参数都会变小的结论。 问题二，为了更加清晰地反映出实际排队过程。本文通过运用Matlab软件编程，制作了M/M/1排队过程的动画仿真，通过输入泊松分布参数以及负指数分布参数来模拟不同情况下的排队过程。通过仿真动画，可以看到明显的等待和排队过程。 问题三，为了清晰地展示程序执行的效果以及程序功能的使用方法。本文特意制作了程序运行指南，并做了程序运行实例分析。通过详细地介绍，使读者能更好地理解M/M/N模型以及如何使用该仿真程序。 最后，对建立的M/M/N模型做了评价，并提出了一些改进的思路。同时，指出了程序实现的难点等问题。 关键词： M/M/N排队系统 泊松分布 负指数分布 动画模拟仿真 问题分析 排队论 （Queuing Theory）也称随机服务系统理论，就是为解决有关排队问题而发展的一门学科。它研究的内容有下列三部分： 性态问题，即研究各种排队系统的概率规律性，主要是研究队长分布、等待时间分布和忙期分布等，包括了瞬态和稳态两种情形。 最优化问题，又分静态最优和动态最优，前者指最优设计。后者指现有排队系统的最优运营。 排队系统的统计推断，即判断一个给定的排队系统符合于哪种模型，以便根据排队理论进行分析研究。 其过程如下图： 本文需要解决的问题： 建立顾客到达时间服从泊松分布、服务时间服从负指数分布的M/M/N排队模型，并利用Matlab软件实现输入参数的键入以及输出参数的显示。 运用Matlab软件编程制作M/M/1排队系统的动态仿真模拟动画，并拥有输入参数的键入功能。 制作程序运行指南，并结合程序运行实例对程序功能作深入分析。 对本文建立的标准M/M/N排队模型作评价。 模型假设 针对本问题，建立如下合理的假设： 顾客源是无穷的； 排队长度没有限制； 到达系统的顾客按先到先服务原则依次进入服务； 服务员在仿真过程中没有休假； 顾客到达时排成一队，当有服务台空闲时进入服务状态； 单位时间内到达的顾客数量服从泊松分布； 顾客所需的服务时间服从负指数分布； 各服务台工作是相互独立且平均服务时间相同。 符号说明 符号 说明 单位 出现某种状态的概率 \ 服务利用率 \ 平均排队长 人 平