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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

 

 

 

 

 

 

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 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