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1.系統(tǒng)仿真

系統(tǒng)仿真的理論基礎是控制論、系統(tǒng)論、相似性原理，以信息技術作為支撐，把計算機和專用無線設備作為工具，憑借系統(tǒng)模型的動態(tài)實驗來研究設想中或實際的系統(tǒng)而開發(fā)出來的一門技術。為了進一步的實現(xiàn)系統(tǒng)的研究、分析和設計，必須進行更為深入的實驗。因此，人們更傾向于在模型上進行實驗，隨之而發(fā)展的就是建模技術。人們在不斷地實驗與應用中得出了針對不同對象而設計的仿真模型以及其描述形式。

2.離散事件仿真

2.1離散事件仿真的概念

離散事件仿真(DiscreteEventSimulation)是一種建模方法學，通過一系列的離散事件表示其物理系統(tǒng)狀態(tài)的變化過程。系統(tǒng)僅僅在隨機時間點上發(fā)生狀態(tài)變化，該系統(tǒng)也被稱為離散系統(tǒng)。實體、屬性、間隔、時刻、活動、事件、狀態(tài)、進程、仿真時鐘是離散系統(tǒng)的基本要素。

2.2離散事件仿真系統(tǒng)中的仿真時鐘推進方法

在系統(tǒng)仿真的實現(xiàn)過程中要充分考慮到系統(tǒng)仿真時鐘的推進方法，也就是如何推進時間。通常有兩種方法推進時間：事件調度法和固定增量推進法。事件調度法：事件表是按事件發(fā)生時間的先后順序安排事件的，時間控制部件能夠從事件表中選出最早發(fā)生的事件并記錄下來，進而修改仿真鐘修成為事件的發(fā)生時刻。每類事件還有相對應的事件子程序，在事件的子程序中，時間控制部件會處理該事件并提供因事件發(fā)生而造成的狀態(tài)變化，而條件事件則是在事件子程序中先進行條件測試，判斷該事件的發(fā)生條件是否滿足，不滿足的話就推遲或取消。這樣事件的選擇與處理不斷交替進行，仿真時鐘不停地從一個事件的發(fā)生時間推進到最鄰近的下一個事件的發(fā)生時間，直至仿真的結束。固定增量推進法：確定合適的仿真時鐘時間推進的增量（一般以單位T），每當時間推進一步完成以下步驟，如無事情發(fā)生則繼續(xù)推進單位時間T，若該步內有事件發(fā)生，則在該步結束時處理這些事件，用戶可以自行定義各類事件處理的優(yōu)先權。固定增量推進法適用于具有較強時間周期性的系統(tǒng)事件發(fā)生模型。

2.3離散事件仿真系統(tǒng)中的仿真策略

通常情況下，一個層次復雜的離散事件系統(tǒng)包含了較多的實體，實體相互之間有著密切的聯(lián)系，但是他們活動的發(fā)生都在統(tǒng)一的時間點上，離散事件系統(tǒng)仿真建模方法學實現(xiàn)的關鍵就是推進仿真時間的方法，從而構建各個實體之間的邏輯聯(lián)系，這種方法也被稱作仿真算法或仿真策略。事件調度法，活動掃描法，進程交互法和三階段法是四種當前應用比較廣泛的仿真策略。

2.3.1事件調度法。

事件調度法能夠按照下一個事件的發(fā)生時刻來觸發(fā)仿真時鐘的時間推進。大多數(shù)事件并不是在某個固定的、預先得知間隔的兩個相鄰事件間發(fā)生的，而是在隨機的時間間隔的事件中發(fā)生的，因此事件調度法是一種交步長法。當事件發(fā)生時，若利用事件調度法，按照時間的先后排序的事件中，只有掃描事件表中最早發(fā)生的事件的時間來確定時間推進的間隔尺度。也就是說仿真時鐘是按照被仿真的事件的發(fā)生時間推進的。

2.3.2活動掃描法。

活動掃描法是使仿真事件按確定的時間間隔推進的，每推進一步就將所有的鄰近的將要發(fā)生的事件的產生時刻和條件掃描一次，判斷其產生時刻是否大于當前時刻以及是否產生滿足的事件的條件。若是產生，則允許仿真該事件，反之就繼續(xù)向前推進仿真時鐘，以此類推。

2.3.3進程交互法。

在進程交互法的系統(tǒng)中有許多實體，它們以各自進程的形式存在并按時間流動。各個實體之間通過事件實現(xiàn)相互間的交流。通過判斷事件是否被延遲，確定是存儲在未來事件表FEL中還是當前事件表CEL中。模仿人的思維方式，在進程交互法中將預先發(fā)生的事件和與之相關的其它事件相結合，這種方法繼承了事件調度和活動掃描法所具有的優(yōu)點。

2.3.4離散事件仿真三階段法。

由于虛擬實驗室設計需要處理隨機并發(fā)事件，簡單的線性順序的方式已經無法處理各實體的流程。由于在所有的虛擬實驗中，所有的事件不可能在同一時間點發(fā)生，有時候在同一時間點可能會有多個事件一并發(fā)生，事件的發(fā)生也會連同帶來系統(tǒng)狀態(tài)和實體狀態(tài)的改變，有時候甚至會引起其他事件的觸發(fā)。所以，離散事件仿真模型適用于實驗處理模塊。同時，也適用于在隨機時間點上發(fā)生離散變化的仿真系統(tǒng)。當下，事件調度法，活動掃描法，進程交互法和三階段法是應用較為廣泛的仿真策略。由于系統(tǒng)必須滿足處理靈活、執(zhí)行高效、操作簡單這三要素，而三階段法操怍簡單，執(zhí)行效率高，因此常被用來進行系統(tǒng)的仿真。在三階段仿真法中，系統(tǒng)中的活動可分為可預先安排的B活動(Book-keepingActivities可預先安排的活動)和不可預先安排的c活動(ConditionalActivities條件活動)。B活動在符合發(fā)生事件的條件時就能直接執(zhí)行，C活動卻要在滿足其它實體及系統(tǒng)的條件的情況下執(zhí)行。三階段法的仿真分為A，B，C三階段進行，其中A，B階段與事件調度法相類似，C階段與活動掃描法相類似。三階段法是事件掃描法和活動掃描法的綜合體，大大提升了仿真效率，操作簡單易行。

作者：冉翠翠 李艷峰 單位：河南農業(yè)職業(yè)學院電子工程系