Курсовая на тему Уравнения равновесия
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-12-08Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
от 25%
договор
Министерство образования РБ
Учреждение образования
« Гомельский Государственный
университет имени Ф. Скорины »
Кафедра дифференциальных уравнений
Курсовая работа
«Уравнения равновесия»
Исполнитель:
Студентка группы М-41 ____________ Поляк Е. М.
Научный руководитель:
Кандидат физико-математических наук
____________ Вересович П.П.
Гомель 2006
Содержание
Введение 3
Постановка задачи 4
Уравнения равновесия 5
Решение уравнений равновесия 12
Заключение 16
Список использованной литературы 17
Исходным материалом для аналитического исследования СМО является стационарное (инвариантное) распределение вероятностей состояний. Ввиду сложности и многомерности случайных процессов, описывающих функционирование таких сетей, большинство аналитических результатов связано с получением стационарного распределения в форме произведения множителей, характеризующих стационарное распределение отдельных узлов сети.
Актуальным вопросом, связанным с исследованием СМО является доказательство инвариатности стационарного распределения таких сетей относительно функционального вида распределений длительности обслуживания в узлах, позволяющее при проектировании и эксплуатации реальных сетей, считать, что обслуживание в узлах имеет наиболее простое для анализа распределение - экспоненциальное.
и соответственно. В случае, если прибор занят, заявка, поступающая на него выбивает заявку находящуюся на приборе, и та становится в очередь на дообслуживание. После обслуживания на I приборе заявка с вероятностью уходит из сети, а с вероятностью поступает на II прибор. Аналогично, после обслуживания на II приборе заявка с вероятностью уходит из сети, а с вероятностью поступает на I прибор.
Пусть - число заявок в очереди на I приборе, - число заявок в очереди на II приборе, - функция распределения времени обслуживания -ой заявки на I приборе, - функция распределения времени обслуживания -ой заявки на II приборе. Предполагается, что
=
=
Требуется доказать, что стационарное распределение не зависит от вида функций распределения времени обслуживания . При этом можно считать, что
,
где
, ,
т.е. когда - экспоненциальны.
,
где - число заявок в очереди на I приборе в момент времени , - число заявок в очереди на II приборе в момент времени , -время, которое еще будет дообслуживаться заявка с момента , стоящая i-ой в очереди I прибора, -время, которое еще будет дообслуживаться заявка с момента , стоящая j-ой в очереди II прибора.
Пусть существует стационарное эргодическое распределение процесса и процесса , т.к. процесс - это процесс , дополненный непрерывными компонентами до того, чтобы быть марковским.
Изучим поведение процесса в устойчивом режиме. Пусть
Введем в рассмотрение событие А, состоящее в том, что
а) Предположим, что за время от до не было поступления требований. Тому, чтобы не изменило за время своего значения и при этом выполнилось событие А, отвечает выражение:
б) Тому, что за время от до на 1-ом приборе обслужена заявка и ушла из сети, отвечает слагаемое:
Тому, что за время от до на 2-ом приборе обслужена заявка и ушла из сети, отвечает слагаемое:
в) Тому, что за время от до на 1-ый прибор поступила заявка. Количество времени на дообслуживание этой заявки должно быть не больше, чем , где - определяется моментом поступления заявки внутри интервала . Этому случаю отвечает слагаемое:
Тому, что за время от до на 2-ой прибор поступила заявка. Количество времени на дообслуживание этой заявки должно быть не больше, чем , где - определяется моментом поступления заявки внутри интервала . Этому случаю отвечает слагаемое:
г) Если в интервале заявка окончила свое обслуживание на I приборе и перешла на II, то время на ее дообслуживание II прибором должно быть не больше, чем , где - определяется моментом поступления заявки внутри интервала .
Если в интервале заявка окончила свое обслуживание на II приборе и перешла на I, то время на ее дообслуживание I прибором должно быть не больше, чем , где - определяется моментом поступления заявки внутри интервала .
Наконец, остальные случаи, благодаря событию А сводятся к тому, что за время либо поступало, либо обслужено более одной заявки, или заявки поступали и обслуживались. Для простейшего входящего потока вероятность поступления двух и более заявок за время есть . Если же мы будем рассматривать слагаемые, соответствующие возможности окончания обслуживания в сочетании с поступлением заявок, то, очевидно, что эти слагаемые есть . Таким образом, приходим к следующим соотношениям:
Вводя обозначение
и учитывая, что
,
последнее соотношение перепишется в виде
Рассматривая все слагаемые в последнем соотношении как сложные функции от , разлагаем их в ряд Тейлора в окрестности 0 с остаточным членом в форме Пеано:
.
После чего приводим подобные слагаемые и устремляем к . Тогда вводя обозначение
и учитывая, что
,
,
,
получаем, что свободные члены сократились, а слагаемые, содержащие своим сомножителем образуют уравнениям равновесия.
Таким образом, приходим к уравнениям равновесия:
.
удовлетворяет нашим уравнениям равновесия, где - решение для случая, когда и - экспоненциальны, т.е.
,
.
Для этого распишем все частные производные функции .
.
С учетом вида функции уравнения равновесия перепишутся в виде
.
Подставив в это уравнение и, учитывая, что
приходим к выводу, что функция
.
есть неотрицательное, абсолютно-непрерывное решение исходных уравнений равновесия.
Отсюда следует, что стационарное распределение не зависит от вида функций распределения времени обслуживания и , поскольку , при этом можно считать, что
,
где
, ,
т.е. когда и - экспоненциальны.
не зависит от вида функций распределения времени обслуживания и , если известно, что для них выполняется следующие ограничения:
=
=
При этом, можно считать, что функции распределения времени обслуживания и имеют экспоненциальный вид.
2. Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. // Введение в теорию массового обслуживания.-Москва: Наука. 1966г.-432с.
Учреждение образования
« Гомельский Государственный
университет имени Ф. Скорины »
Математический факультет
Кафедра дифференциальных уравнений
Курсовая работа
«Уравнения равновесия»
Исполнитель:
Студентка группы М-41 ____________ Поляк Е. М.
Научный руководитель:
Кандидат физико-математических наук
____________ Вересович П.П.
Гомель 2006
Содержание
Введение 3
Постановка задачи 4
Уравнения равновесия 5
Решение уравнений равновесия 12
Заключение 16
Список использованной литературы 17
Введение
Актуальным направлением научно-технического прогресса является развитие и широкое использование возможностей современных высокопроизводительных компьютеров, сетей мультипрограммных ЭВМ и на этой основе - применение математических методов моделирования в научных исследованиях. Развитие вычислительной техники в Республике Беларусь приводит к необходимости создания систем и сетей ЭВМ, эффективно обслуживающих запросы различных пользователей. Благодоря задачам, связанным с математическим моделированием мультипрограммных вычислительных систем и анализом их производительности, с проектированием и анализом сетей передачи данных и сетей ЭВМ теория сетей массового обслуживания (СМО) является сравнительно новым и быстро развивающимся разделом теории массового обслуживания.Исходным материалом для аналитического исследования СМО является стационарное (инвариантное) распределение вероятностей состояний. Ввиду сложности и многомерности случайных процессов, описывающих функционирование таких сетей, большинство аналитических результатов связано с получением стационарного распределения в форме произведения множителей, характеризующих стационарное распределение отдельных узлов сети.
Актуальным вопросом, связанным с исследованием СМО является доказательство инвариатности стационарного распределения таких сетей относительно функционального вида распределений длительности обслуживания в узлах, позволяющее при проектировании и эксплуатации реальных сетей, считать, что обслуживание в узлах имеет наиболее простое для анализа распределение - экспоненциальное.
Постановка задачи
Сеть состоит из двух приборов, на каждый из которых поступает простейший поток с параметрамиПусть
Требуется доказать, что стационарное распределение
где
т.е. когда
Уравнения равновесия
Введем случайный процессгде
Пусть существует стационарное эргодическое распределение процесса
Изучим поведение процесса
Введем в рассмотрение событие А, состоящее в том, что
а) Предположим, что за время от
б) Тому, что за время от
Тому, что за время от
в) Тому, что за время от
Тому, что за время от
г) Если в интервале
Если в интервале
Наконец, остальные случаи, благодаря событию А сводятся к тому, что за время
Вводя обозначение
и учитывая, что
последнее соотношение перепишется в виде
Рассматривая все слагаемые в последнем соотношении как сложные функции от
После чего приводим подобные слагаемые и устремляем
и учитывая, что
получаем, что свободные члены сократились, а слагаемые, содержащие своим сомножителем
Таким образом, приходим к уравнениям равновесия:
Решение уравнений равновесия
Покажем, чтоДля этого распишем все частные производные функции
С учетом вида функции
Подставив
приходим к выводу, что функция
есть неотрицательное, абсолютно-непрерывное решение исходных уравнений равновесия.
Отсюда следует, что стационарное распределение
где
т.е. когда
Заключение
Таким образом, для рассматриваемой сети массового обслуживания установлена инвариантность стационарного распределения относительно функционального вида распределений длительности обслуживания в узлах, т.е. установили, что стационарное распределениеПри этом, можно считать, что функции распределения времени обслуживания
Список использованной литературы
1. Буриков А.Д., Малинковский Ю.В., Маталыцкий М.А.//Теория массового обслуживания: Учебное пособие по спецкурсу.-Гродно: 1984г.-108с.2. Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. // Введение в теорию массового обслуживания.-Москва: Наука. 1966г.-432с.