Файл: Ганин, М. П. Прикладные методы теории марковских случайных процессов учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 213
Скачиваний: 0
М атем ати ческ ое ож идание врем ен и |
Т3аг |
н еп реры вн ой зан я то |
|||||
сти п ри бора |
обсл уж и ван и я |
м ож н о |
най ти по ф орм ул е |
(1 6 .3 8 ), |
т. е. |
||
|
^заг~----- Ь^оч^оч, |
|
(17.34) |
||||
|
|
Г |
|
|
|
|
|
а математическое ожидание времени простоя |
прибора |
|
|||||
|
= |
------ О^заг. |
|
07.35) |
|||
|
|
V^заг |
/ |
|
|
|
|
Пример 17.1. Используя условия примера 16.1, определить эф |
|||||||
фективность |
стационарного |
режима |
работы |
пяти |
бригад, |
если |
в очереди на ремонт одновременно может быть не более двух из
делий. |
|
В данном случае А = |
1 |
1/суг, |
р— 0,25 1/сут, |
а =4, |
||||||
Реше ни е . |
||||||||||||
п = 5, пг — 2. |
того, что все бригады |
свободны, согласно |
(17.8) |
|||||||||
Вероятность |
||||||||||||
получается следующей: |
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
||
|
|
4к |
45 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Ро = |
■о,88) |
= |
0,01813^0,018. |
|
|||||||
|
к=0 И + 4Г“ |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pi = 4ро = |
0,072; |
р2 = |
8р0 = |
0,145; |
|
|
||||
|
|
4 |
|
|
|
|
р5 = 0,8р4 = 0,155; |
|
|
|||
|
РЗ = Pi — -g- Р2-- 0,193; |
|
|
|||||||||
|
р6 = 0,8р5 = |
0,124; |
р7 = |
0,8р6 = |
0,099. |
|
|
|||||
Вероятность |
того, что |
любое |
изделие будет отремонтировано, |
|||||||||
.Робел = |
1 — Pn+m = 1 — 0,099 = |
0,901. _ |
Математическое |
ожидание |
||||||||
числа |
бригад, |
занятых |
ремонтом, |
г/ = а (1 — р7)«^3,60. |
Коэффи |
|||||||
циент |
загрузки |
&заг — |
|
= 0,72. |
Коэффициент простоя |
k пр= 1 — |
||||||
— ^заг— 0,28, т . |
е. каждая бригада в среднем свободна от ремонта |
|||||||||||
28% рабочего времени. Вероятность полной загрузки бригад |
|
Рп.з = Рь + Рб + Р7 = 0,378.
Как и для системы с ожиданием, математическое ожидание вре
мени неполной загрузки бригад tH.3 = 3,22 сут. Математическое ожидание времени полной загрузки согласно (17.18)
^п.з — 4h.3
1 ----Ри.З
130
Математическое ожидание числа изделий, ожидающих начала ре
монта, |
z — ре + |
2р7 — 0,32. Математическое |
ожидание |
времени |
|
ожидания начала |
— |
Z |
|
|
|
обслуживания t01K= — = 0,32 сут. Математиче |
|||||
ское ожидание числа изделий, находящихся в ремонте, х = |
у -f z = |
||||
3,92. |
Математическое ожидание |
времени |
нахождения |
изделия |
— Z
в ремонте ^с = — =3,92 сут. Вероятность наличия очереди Роч =
= рв+ Р7 — 0,223. Математическое ожидание времени перехода из
состояния С7 в |
состояние С$ согласно (17.32) |
получается равным |
|||
|
Т7 = 4 [2 — 4 (1 - 0,64) ] = 2,24 сут. |
|
|||
Математическое ожидание времени наличия очереди |
|
||||
|
f 04= |
4(1 - |
0,64) = 1,44 сут. |
■ |
|
Математическое |
ожидание времени занятости |
бригады t3ar = |
4 + |
||
-f- 0,223 •1,44 = |
4,32 сут. |
Математическое ожидание времени |
про- |
||
— |
0 28 |
= |
1,08 сут. |
|
|
стоя бригады ^„р= |
|
|
§ 18. СИСТЕМА С ОГРАНИЧЕННЫМ ВРЕМЕНЕМ ПРЕБЫВАНИЯ ТРЕБОВАНИЯ В ОЧЕРЕДИ
В системах массового обслуживания с ожиданием при неогра ниченном и ограниченном числе мест ожидания любое поступив шее в систему требование покидает ее обслуженным. Система мас сового обслуживания с ограниченным временем пребывания тре бования в очереди отличается от систем с ожиданием только тем, что любое требование из очереди покидает систему и потому остается необслуженным, если время ожидания начала обслужива ния превосходит Тv. Время 7\ является случайной величиной, имеющей показательное распределение с параметром v. Число гаг мест ожидания в такой системе может быть как ограниченным, так и бесконечным.
Вероятности P^{t) (k = 0, 1, ..., га + гаг) нахождения системы в различных состояниях являются решением системы дифферен
циальных |
уравнений |
(13.23). |
Предельные |
вероятности р* = |
||
= ПшPk(t) |
(k = 0, 1, .. ., га + гаг) существуют при любом гаг и оп- |
|||||
t СО |
|
(13.39), |
(13.40) |
и |
(13.42), т. е. |
|
ределяются формулами |
||||||
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
Ро = |
|
|
|
|
( 1 8 .1 ) |
|
к=0 |
|
|
|
|
|
|
|
л |
! а П |
( » |
+ / Р |
) |
|
|
|
г=г |
|
|
131
Рк = ^Ро |
(A = l, 2 , |
. . . . л); |
(1 8 .2 ) |
|
„ _ |
aspn |
_ |
“П+^о |
(18.3) |
Po+S |
1 |
S |
|
П ( л - И Р )
г-i
(s = l, 2,
л! П (и н- /р)
г-i
т).
Расчет этих вероятностей при ограниченном т затруднений не вы зывает. При т = оодля определения вероятностей рк (& = 0, 1, ...
... , п) можно использовать специальные таблицы, рассчитанные по формулам (18.1) и (18.2).
Вероятность полной загрузки приборов обслуживания при уста
новившемся режиме |
функционирования |
системы |
определяется |
||
с помощью равенства |
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
(18.4) |
|
Рп.з— 2 |
P n + s • |
|
||
|
|
s=0 |
|
|
|
Так как |
|
|
|
|
|
|
n+ m |
|
|
|
(18.5) |
|
2 |
л = |
ь |
|
|
|
к - 0 |
|
|
|
|
то вместо (18.4) иногда удобнее использовать соотношение |
|||||
|
Яп.з = |
1 - |
2 А . |
|
(18.6) |
|
|
|
к — 0 |
|
|
Для вероятности наличия очереди аналогично получаем |
|||||
Ш |
|
|
п |
(18.7) |
|
== S |
P n+S ~ |
^П.З |
Рп |
1 ■ 2 л . |
|
8=1 |
|
|
k=0 |
|
Математическое ожидание числа У приборов, занятых обслужи ванием при установившемся режиме функционирования системы, определяется с помощью равенства
|
|
П |
тп |
|
|
|
у = |
2 |
kpk "Ь п 2 |
P n + s • |
(18.8) |
Имеем |
|
k-1 |
s = l |
|
|
|
|
П—1 |
|
||
2 |
|
|
|
||
kPk^Po^i |
|
i 2 |
f t = |
« ( i - / ,u ). |
|
k=l |
|
k=0 |
|
||
Поэтому (18.8) преобразуется к виду |
|
|
|||
|
у = |
о (1 — Ры ) + |
пРт . |
(1 8 .9 ) |
132
Коэффициент загрузки приборов, т. е. вероятность того, что при бор обслуживания занят,
6заг = - ^ . |
(18.10) |
Вероятность Р 0бСЛ обслуживания любого требования при извест ном у может быть определена по формуле (12.17), т. е.
P06cn-= ^ • |
(18.11) |
Математические ожидания ^н.з и £„.з времени Т}1.3 неполной за грузки приборов обслуживания и времени Тп.3 их полной загрузки рассчитываются по формулам (16.17) и (16.19), где р* опреде
ляется по (16.16), а Рп.з — по (18.6).
Математическое ожидание числа Z требований, ожидающих на чала обслуживания,
га
z = 2 s p n+s. |
(18.12) |
S =“ 1 |
|
Используя соотношение (12.24), для z получаем другое выраже ние в виде
г “ ] т ( 1 - '5Г ~ ^ п +ш) • |
(18.13) |
Данная формула значительно удобнее, чем (18.12), |
при т = со, |
когда p n+m= 0 . |
|
Математическое ожидание времени ожидания начала обслужи
вания |
|
|
(18.14) |
Математическое ожидание числа требований в системе |
|
х = у + г. |
(18.15) |
Математическое ожидание времени пребывания требования в си стеме
и = у . |
(18.16) |
Математическое ожидание времени наличия очереди |
|
= |
(18.17) |
133
М а т е м а т и ч е с к о е о ж и д а н и е в р е м е н и н еп р е р ы в н о й з а н я то с ти п р и бора о б с л у ж и в а н и я
(18.18)
Математическое ожидание времени простоя прибора
(18.19)
Пример 18.1. Дозаправка самолетов, образующих простейший поток с интенсивностью X = 0,4 1/мин, производится с помощью четырех самолетов-дозаправщиков. Математическое ожидание вре
мени дозаправки каждого самолета = 10 мин. Когда нуждаю щийся в дозаправке самолет застает все дозаправщикп занятыми, образуется очередь на дозаправку. Любой самолет находится в оче
реди ограниченное время Г,, причем 7\ является |
случайной вели |
||
чиной, |
имеющей показательное |
распределение |
с параметром |
v = 0,05 |
1/мин. Если за время Г, |
не началась дозаправка само |
|
лета, то производится его посадка |
на запасной аэродром. |
Определить характеристики установившегося режима функцио
нирования данной системы дозаправки самолетов. |
|
с огра |
||
Р еше ни е . В данной системе |
массового обслуживания |
|||
ниченным временем пребывания |
требования в очереди |
имеется |
||
п = 4 прибора обслуживания |
(самолета-дозаиравщика). |
Ограниче |
||
ний на очередь нет, поэтому |
т = со . По условию А, = |
0,4 1/мищ |
Р = — = 0 ,1 1/мин, v — 0,05 1/мин. Тогда
Произведем |
расчет |
вероятностей |
р к при |
k |
4 по формулам |
||
(18.1) и (18.2). Имеем |
|
|
|
|
|||
2 |
|
|
a |
|
|
|
|
|
s |
(ft + |
П (8 — |
/) |
|
|
|
S— |
1 |
П |
|
|
|||
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8^ _ |
V |
8k. |
|
|
|
|
|
k\ |
|
k\ |
причем
134