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: 217
Скачиваний: 0
— математическое ожидание |
числа приборов, занятых обслу |
|
живанием требований, |
|
|
У = «1 (1 — Рп.з) + пР0Ч; |
(19.16) |
|
— коэффициент загрузки приборов |
|
|
£заг = |
-£ - |
(19.17) |
Математические ожидания tB.3 |
и ta.з времени |
Тн.3 неполной за |
грузки приборов обслуживания и времени Тп.3 их полной загрузки рассчитываются с помощью равенств:
1 |
|
(19.18) |
tн.з — |
|
|
W 1 |
|
|
Т |
^ п .з |
|
7ц.з— ta:. |
1 — Рп.з |
(19.19) |
где
(19.20)
к=0
Математическое ожидание числа требований, ожидающих начала обслуживания,
z= 2 s/,n+s=: 1г(1—^~Рп+т) ■ |
(19-21) |
Математическое ожидание числа требований в системе |
|
дг= y-\-z. |
(19.22) |
Математические ожидания времени ожидания начала обслужива ния и времени пребывания требования в системе
Z
(19.23)
Т ’
—
X
т •
(19.24)
Математическое ожидание времени наличия очереди
(19.25)
V n
140
Математическое ожидание времени непрерывной занятости при бора обслуживания
*а.г = |
— |
+ Л « * о ч - |
(19-26) |
|
P'1 |
|
|
Математическое ожидание времени простоя прибора |
|
||
*п9 = ( у ------lU a r. |
(19.27) |
||
\ |
"'з а г |
) |
|
Вероятность полного обслуживания требования находится с по
мощью равенства |
|
|
|
Рп.обсл |
УР |
У_ |
(19.28) |
|
X |
а |
|
Вероятность оказаться частично обслуженным для любого требо
вания согласно (12.26) равна |
|
|
|
|
Рчаст — |
У 1 = уЬ |
|
(19.29) |
|
|
X |
а1 |
|
|
Вероятность отказа в обслуживании |
|
|
|
|
Р0„= Р п +т+ ^ - = |
1 |
- f - |
(19.30L |
|
|
Л |
|
С(j |
|
Пример 19.1. Определить показатели эффективности установив шегося режима функционирования системы с ограниченным вре менем ожидания окончания обслуживания каждого требования,
если число приборов обслуживания п = 2, количество мест |
ожида |
|||||||
ния |
т —1, интенсивность |
простейшего |
потока требований |
X= 2, |
||||
а ц = |
v = |
Y = |
1. |
исходные данные, находим: |
pi = |
р + |
||
Р е ш е н и е . |
Используя |
|||||||
+ Y = 2; |
<х1= |
X |
v |
Для вероятности |
Ро |
того, |
||
— = 1 ; Pj= — = 0,5. |
||||||||
|
|
|
P i |
P i |
|
|
|
|
что в системе нет требований, по формуле (19.10) получаем
Р о= (2,5 + Ц ) " 1= 0,370.
Вероятности других состояний системы следующие:
Pi = Po = 0,370; р2 = 0,2р0 = 0,185;
Рз== & |
= 0 ’074- |
Вероятность полной загрузки |
системы Ра.3 = Рг + Рз = 0,259. |
141
Вероятность наличия |
очереди |
Роч= |
р3 = 0,074. |
Математическое |
|
ожидание |
числа приборов, занятых |
обслуживанием требований, |
|||
у — 1 — 0,259 + 2 •0,074 = 0,889. |
Коэффициент загрузки приборов |
||||
^ з а г - ^ - = |
0,444. |
|
|
|
|
Воспользовавшись |
формулой |
(19.20), находим |
р\ = 0,2. Мате |
матическое ожидание времени неполной загрузки приборов со
гласно |
(19.18) равно ^н.з —•1, |
а математическое ожидание времени |
||
их полной загрузки |
— |
0 259 |
||
tn,3= |
q |
— 0,35. |
||
Математическое ожидание числа требований, ожидающих на |
||||
чала |
обслуживания, |
г = р3 = |
0,074. Математическое ожидание |
числа требований в системе х — у -(- z = 0,963. Математическое
ожидание времени ожидания начала обслуживания ~7" —
Математическое ожидание пребывания требования в системе tc—
= -г- = 0,482. Математическое ожидание времени наличия очереди
к
- |
Роч |
= 0,2. Математическое ожидание |
времени непрерывной |
|
^оч = |
|
|||
занятости |
прибора ^заг = 0,5-(-0,074 •0,2 = |
0,515. |
Математическое |
|
ожидание времени простоя прибора tnp = |
— 1J •0,515 = 0,645. |
|||
Вероятность полного обслуживания требования |
Вп.0бсл'— - у = |
= 0,444. Вероятность оказаться частично обслуженным для любого
\W
требования P4i„='-X - =0,444. Вероятность отказа в обслужива
нии Ро т к = Р з + |
- у - |
= 1 — — =0,111. |
|
л |
ос^ |
|
§ |
2 0 . С М Е Ш А Н Н А Я С И С Т Е М А |
П Р И |
Г Р У П П О В О М П О С Т У П Л Е Н И И Т Р Е Б О В А Н И Й |
Смешанная система массового обслуживания имеет п одинако вых приборов обслуживания и т мест ожидания. В отличие от рассмотренной в § 19 системы, предположим, что в смешанную систему требования поступают не по одному, а группами. Интен сивность потока групп равна X. Число требований в каждой группе
142
может быть любым — от 1 до I, где / — заданное число. Вероят
ность того, |
что группа содержит j требований, равна г}, причем |
||||
|
|
2 о = 1 . |
|
(20.1) |
|
|
|
]=1 |
|
|
|
В частном |
случае, когда |
г, = 1, |
все группы содержат |
по I требо |
|
ваний. |
|
|
|
|
|
Для удобства дальнейшего изложения примем, что |
|
||||
это можно сделать, полагая в противном случае |
|
||||
|
ri = 0 |
при |
/ < / < « |
- { - яг. |
(20.2) |
Как и в любой системе массового обслуживания, в смешанной |
|||||
системе любой освободившийся |
прибор |
немедленно |
приступает |
к обслуживанию очередного требования. Если очереди нет, то про цесс обслуживания начинается сразу после поступления требова ния в систему. Когда число требований в группе превосходит коли чество освободившихся приборов обслуживания, часть требований становится в очередь. Если общее число требований превосходит п -{- гп, то часть из них получает отказ в обслуживании, так как
одновременно |
в системе может быть |
не более п + т требований. |
Время Ту. |
обслуживания катедого |
требования является случай |
ной величиной, имеющей показательное распределение с парамет ром р. Будем считать, что время Г, ожидания начала обслужива ния для любого требования из очереди является случайной вели чиной, также имеющей показательное распределение, но с пара метром v. Когда время ожидания начала обслуживания превосхо дит Тч, требование покидает очередь и потому остается необслуженным. Если время обслуживания требования превосходит 7\, то
это требование покидает систему, |
оставшись |
недообслуженным. |
При этом Гт — случайная величина, |
имеющая |
показательное рас |
пределение с параметром т. |
|
|
Состояние Ск означает, что в системе массового обслуживания
имеется k |
требований |
(k == 0, 1, .. ., п-\-пг). |
Чтобы получить си |
|
стему |
дифференциальных уравнений для |
вероятностей Рк (t) |
||
(k = 0, |
1, |
.. ., п -(- m) |
нахождения системы в |
момент t в указан |
ных состояниях, воспользуемся уравнениями Колмогорова в виде
(13.1). Коэффициенты тк и Ты этих уравнений определяются, |
как |
||||
и для рассмотренных выше систем массового обслуживания. |
что |
||||
По аналогии с (19.1) |
для вероятности |
P^(t, |
t -f- At) |
того, |
|
за время At система не |
сменит состояние Ск |
(k = 0, |
1, . .., |
п), |
|
имеем |
|
|
|
|
|
Рук(t, t + M ) = g-(*+^fkT)M + |
о (д^). |
(20.3) |
|||
Поэтому |
|
|
|
|
|
T k = H ^ i |
(£ = 0, 1 , . . . , » ) , |
|
(20.4) |
143
где
|
Mr = И- + |
Y. |
|
(20.5) |
Таким же способом получаем: |
|
|
|
|
Tn+S= X + |
+ sv ( s = l , |
2 , . . . , ffi |
1); |
(20.6) |
|
Tn+m=«f1l + |
^ - |
|
(20-7) |
При k-^n переход из состояния |
Ck в Ck_ t |
за малое время At |
возможен вследствие окончания обслуживания одним из k прибо ров или ухода из системы недообслуженным любого из k требова
ний. |
Поэтому |
|
|
|
|
|
|
|
|
Tk,k—1 = kp “Ь &Т = |
(Л = 1, 2, |
..., п). |
(20.8) |
||
Если |
в |
системе п + |
s требований, то |
переход из состояния |
Cn+S |
||
в Cn+S_! |
возможен |
также вследствие |
ухода из |
очереди любого из |
|||
s требований. Следовательно, |
|
|
|
|
|||
|
|
Tn+s.n+s-1 = «Pi + SV |
(s = |
1, 2, . .. , |
т) . |
(20.9) |
Из состояния Ск в состояние Cj при у < k — 1 переход практически невозможен, поэтому
Tkj = 0
(у = 0, 1, . .. , Л - 2 ; Л = 2, 3, . .. ,
за малое время At
(20.10)
п + т).
За малый промежуток времени At в систему практически мо жет поступить только одна группа требований. Вероятность такого
исхода определяется формулой (13.4) при / = 1 и потому |
равна |
|||||||
М£ + 0(Д£). Если группа содержит у |
требований, то из исходного |
|||||||
состояния |
Ск система |
переходит |
|
в |
состояние C’kH_J при k -{- у < |
|||
< п + т и в состояние |
С„+т при k + |
у > п + |
т. Вероятность того, |
|||||
что в группе имеется у требований, равна rj. |
Поэтому при & + / < |
|||||||
< п + т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pk.k+j (t, t + |
M) = r+M + 0 (д*), |
(20.11) |
|||||
а при k -f- у |
п -ф m |
|
|
|
. |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Рки+mit, t + M ) = |
U t |
|
|
2 П + 0 ( Д 0 . |
(20.12) |
||
|
|
|
|
j=n+m—к |
|
|
||
Подставляя (20.11) в (13.2), находим |
|
|
|
|||||
|
|
Тк.к+j = |
г\ |
|
(20.13) |
|||
(/ = 1, 2, . .. , я + т - Л - 1 ; |
|
Л = 0, 1, . .. , п + т - 2) |
||||||
или, что то же самое, |
Ты — |
|
|
|
|
(20. 14) |
||
|
|
|
|
|
|
|||
(У‘ = Л + 1 , Л + 2 , . ... я + |
т - 1 |
; |
Л= 0, |
1, . . . , л + т - 2 |
) . |
144