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

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

— 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

= 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