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第1章 绪论1

1.1 离散事件动态系统1

离散事件动态系统的研究背景1

离散事件2

离散事件动态系统2

离散事件动态系统示例3

1.2 离散事件动态系统的建模和分析方法5

DEDS建模问题的基本性5

DEDS的建模和分析方法6

DEDS建模与分析中的困难因素7

本书的体系结构8

1.3 本书的论述范围8

本书的基本内容9

第2章 性能层次的建模与分析方法之一：排队网络方法11

2.1 排队网络模型及其特性11

排队网络11

排队网络的特性12

2.2 单一服务中心模型12

单一服务中心模型的特性12

M/M/1系统的稳定性能分析12

对Little公式的注记15

M/M/c系统的稳态性能分析17

生灭过程稳态解的表达方式19

2.3 生灭过程模型19

生灭过程19

损失制M/M/c/K排队网络模型21

服务速率依赖状态的M/M/1模型22

2.4 Jackson排队网络模型23

Jackson开环排队网络的特性24

Jackson开环排队网络的稳态分析24

Jackson闭环排队网络31

Buzen算法32

2.5 排队网络的推广模型33

BCMP排队网络33

Kelly排队网络34

2.6 基于排队网络模型的实用分析方法40

操作分析法的变量和假设40

操作分析法分析系统的性能42

平均值分析法44

2.7 Fork-Join排队网络45

Fork-Join排队网络的背景和描述46

两个并联服务台Fork-Join系统47

M个并联服务台Fork-Join系统52

具有集中缓冲器的批输入Fork-Join系统55

2.8 排队网络方法在柔性制造系统研究中的应用59

2.9 小结和评述60

第3章 性能层次的建模与分析方法之二：摄动分析方法(PA)62

3.1 PA方法的基本模型和研究思路62

基本模型62

研究思路63

三个核心步骤63

3.2 PA方法的基本分析步骤之一：样本轨道的描述64

服务中心的三种工况状态64

事件和变量64

系统状态方程65

由随机变量均值的摄动导出随机变量样本值的摄动66

3.3 PA方法的基本分析步骤之二：摄动的产生66

摄动样本轨道的构造67

寻找NP和PP上的相应事件68

3.4 PA方法的基本分析步骤之三：摄动的传播69

无穷小摄动下摄动的传播69

有限摄动下摄动的传播71

3.5 PA方法的基本分析步骤之四：估计系统性能对参数的灵敏度72

排队网络输出率对平均服务时间的灵敏度72

服务中心输出率对系统内顾客数的灵敏度74

服务中心输出率对路径概率的灵敏度74

顾客在服务中心的平均逗留时间对平均服务时间的灵敏度75

3.6 PA方法估计的无偏性和强一致性问题76

服务中心平均队长对服务中心平均服务时间的灵敏度76

PA基本方法存在的问题77

PA方法用于灵敏度估计的无偏性条件78

PA方法用于灵敏度估计的强一致性条件80

3.7 PA方法的推广形式81

推广摄动分析82

平滑摄动分析84

3.8 一类Fork-Join排队网络的摄动分析85

一类无限缓冲Fork-Join排队系统的摄动分析85

一类有限缓冲树型Fork-Join排队系统的摄动分析90

3.9 PA方法分析制造系统优化问题的应用举例91

3.10 小结和评述95

第4章 代数层次的建模与分析方法：极大代数方法96

4.1 离散事件动态系统的代数层次模型96

缓冲区容量无限的串行生产线96

状态、输入和输出97

系统的代数层次模型98

4.2 离散事件动态系统在极大代数下的线性模型99

极大代数及其基本运算100

串行生产线的开环线性模型101

串行生产线的闭环线性模型103

4.3 离散事件动态系统在极大代数上的特征结构105

有向图分析法105

系统矩阵的不可简约性108

不可简约矩阵在极大代数上的特征值109

可简约矩阵在极大代数上的特征值112

不可简约矩阵在极大代数上的特征向量114

可简约矩阵在极大代数上的特征向量115

矩阵的周期性115

4.4 离散事件动态系统的稳定性和周期性稳态116

系统输出的演化过程117

系统输出演化过程的稳定性119

不可简约系统的周期性稳态119

可简约系统的周期性稳态122

不可简约系统的周期性稳态特征参量配置124

4.5 离散事件动态系统周期性稳态特征参量的配置124

4.6 离散事件动态系统直接进入均匀周期性稳态的途径125

均匀周期性稳态125

直接进入均匀周期性稳态的途径 ：不可简约系统情况126

直接进入均匀周期性稳态的途径：可简约系统情况129

4.7 小结和评述132

第5章 代数层次的建模与分析方法：对极大代数方法的进一步讨论134

5.1 离散事件动态系统周期性稳态性能的摄动分析134

问题提法和基本约定134

基本极大代数运算下矩阵摄动量的估计135

系统参数摄动下稳态参量λ改变值的估计138

5.2 离散事件动态系统周期性稳态性能的鲁棒性140

基本概念140

单个参数摄动情形的鲁棒性分析141

多个参数同时增性摄动情形的鲁棒性分析144

5.3 离散事件动态系统特征结构参数的辨识146

问题的提法146

对系统特征值的估计147

利用稳态数据辨识系统的特征值和特征向量151

5.4 离散事件动态系统的能控性及其判据153

系统模型153

系统状态的能控性154

系统状态能控性的判据155

系统能控性在状态反馈作用下的不变性158

不完全能控系统的结构分解159

5.5 离散事件动态系统的集结与输入-输出等价161

集结与输入-输出特价162

极大代数上线性系统状态空间模型的集结与等价162

几点讨论167

5.6 有限缓冲容量串行生产线的建模和周期性稳态168

有限缓冲容量的串行生产线168

有限缓冲容量串行生产线的状态空间模型168

有限缓冲容量串行生产线的闭环动态模型和稳态周期过程174

阻塞现象和无阻塞性定义175

5.7 有限缓冲容量串行生产线的阻塞问题175

单批次加工过程的无阻塞条件176

多批次加工过程的无阻塞条件180

系统结构无阻塞性及其判别准则184

缓冲区容量的最小配置187

加工参数区间摄动下的系统无阻塞性188

5.8 离散事件动态系统事件序列性的鲁棒性189

基本概念190

事件序列性鲁棒性的判据：仿射线性函数情形191

事件序列性鲁棒性的判据：多项式函数情形194

极大代数上的Z变换199

5.9 离散事件动态系统的传递函数199

极大代数上的传递函数200

图方法确定系统传递函数矩阵202

广义分式及其约简205

5.10 基于传递函数的离散事件动态系统的稳态分析和控制210

有理式的周期性210

系统在周期输入下的稳态分析213

稳态反馈控制216

5.11 装配生产线的建模221

装配生产线221

装配生产线的变量和参量221

装配生产线的状态空间模型223

5.12 小结和评述228

第6章 逻辑层次的建模与分析方法之一：佩特里网方法230

6.1 佩特里网及其规则230

佩特里网230

佩特里网图231

变迁的发射规则232

6.2 佩特里网的动态运行过程233

分析动态运行过程的算法233

运行过程分析举例234

6.3 佩特里网的基本性质235

可达性235

活性236

有界性和安全性236

死锁237

冲突237

6.4 佩特里网可达性的分析方法237

可达树分析方法238

矩阵方程分析方法241

6.5 佩特里网可达性分析的计算复杂性问题244

算法与问题复杂性244

佩特里网可达性分析的计算复杂性问题247

6.6 佩特里网的活性分析247

状态机和子网247

子网间的连接248

模块249

环250

网的锁定性质251

6.7 佩特里网的控制问题252

受控佩特里网和受控标识图252

受控标识图的禁止/允许状态规范控制：谓词方法253

受控标识图的控制策略的活性257

受控标识图的禁止/允许状态规范控制：代数方法258

6.8 佩特里网的综合268

制造系统的佩特里网模型269

并联互斥连接271

串联互斥连接273

6.9 扩展佩特里网277

赋时佩特里网277

随机佩特里网277

加色佩特里网278

高级佩特里网278

6.10 佩特里网方法在离散制造系统研究中的应用279

6.11 小结和评述281

第7章 逻辑层次的建模与分析方法之二：自动机/形式语言方法282

7.1 自动机和形式语言282

形式语言282

语言的运算284

正规集287

自动机289

7.2 事件反馈监控292

受控自动机292

监控器293

闭环离散事件过程294

闭环离散事件过程F/Gc产生的语言294

7.3 系统能控性和监控器的存在性296

能控性296

系统能控性和监控器299

7.4 基本监控综合问题和最大能控子语言301

基本监控综合问题302

目标语言和最大能控子语言的一些属性302

语言集合上的右不变等价关系和正规语言判据303

最大能控语言的生成305

Ω算子的算法306

最大能控语言的另一种算法309

7.5 能观测性和观测约束下的监控器309

语言的能观测性310

观测约束下的监控器310

观测约束下的基本监控问题312

可识别性313

7.6 分散监控和分散化监控314

分散监控315

分散化监控319

7.7 状态反馈监控321

谓词及其运算321

状态反馈323

对状态反馈的闭环系统的分析324

两类反馈监控问题的关系330

7.8 其他形式的监控问题331

允许阻塞的监控问题331

赋时自动机的监控问题333

符号串空间中自动机的可达树335

7.9 事件反馈监控问题基于可达树的分析335

监控作用的实现338

7.10 小结与评述339

第8章 离散制造系统的调度问题341

8.1 生产调度问题的分类和描述341

开环车间型和闭环车间型调度问题341

Job-Shop调度问题和Flow-Shop调度问题342

调度问题的基本假定342

调度问题的描述：图论形式343

调度问题的描述：代数形式344

调度问题性能指标的典型形式345

调度问题的可行解345

调度问题类型的简明表示法348

调度问题的求解方法348

8.2 正规性能指标的活动调度和等价关系348

基于正规性能指标的活动调度348

性能指标的等价性351

8.3 单机调度352

问题和基本假定352

n/1//F最优调度问题353

n/1//Lmax最优调度问题353

n/1//nT最优调度问题354

双机调度问题的Johnson算法357

8.4 双机调度357

多机Flow-Shop最优调度的属性358

Johnson算法调度解的最优性359

Johnson算法对一类三机Flow-Shop调度问题的应用360

8.5 分支定界法361

分支定界法的基本思路362

分支定界法求解转换Flow-Shop调度问题363

分支定界法求解Job-Shpo调度问题364

8.6 求解Flow-Shop排序问题的搜索型启发式算法366

属于NP完全问题的调度问题示例366

启发式算法之三：BG(Bonney-Gundry)方法367

启发式算法之二：Gupta方法367

启发式算法之一：Palmer方法367

启发式算法之四 ：CDS(Campleu-Dudek-Smith)方法368

启发式算法之五：Dannenbring方法368

8.7 规则型调度方法和典型调度规则368

规则型调度方法的基本思路368

静态调度问题和动态调度问题369

调度规则及分类369

典型的调度规则370

8.8 邻域搜索方法374

邻域搜索的基本思路375

邻域结构375

SA算法的寻优机制376

8.9 模拟退火优化方法376

SA算法的描述377

基于非齐次马氏链模型的SA算法的收敛性分析378

一个典型的Job-Shop调度问题379

8.10 遗传算法的基本原理和基本框架380

遗传算法的基本机理380

遗传算法的基本框架381

Job-Shop调度问题的基因链编码方式383

GA的特点384

对GA的改进385

一类GA/SA混合算法386

8.11 GA/SA混合算法386

GA/SA混合算法的提出386

GA/SA混合算法的收敛性388

8.12 图灵机和语言的NP完全问题392

图灵机393

语言的NP完全性394

8.13 调度问题的计算复杂性394

3-划分问题395

调度问题计算复杂性的一些基本结论395

8.14 制造系统的非传统调度问题396

E/T调度问题397

问题的背景397

批处理机调度问题402

多处理机任务调度问题405

考虑机器不可用情况的调度问题406

8.15 小结和评述407

第9章 混合动态系统409

9.1 概述409

HDS的工程背景409

HDS的特点和分类410

HDS的建模和分析方法412

HDS的一个工程实例413

问题和模型414

9.2 切换型 混合动态系统414

稳定性415

能控性417

镇定问题419

几点注记420

9.3 水箱型 混合动态系统421

问题和模型421

稳定性423

稳定调度策略424

性能分析和估计430

9.4 集中控制型 混合动态系统433

几点注记433

问题和模型434

稳定性435

稳定调度策略435

EFS策略的鲁棒性442

几点注记444

9.5 旅行商型 混合动态系统444

问题和模型445

旅行商型HDS的时间最短调度问题446

一个例子451

递阶型HDS453

9.6 递阶型和交互型混合动态系统453

时间划分产生的递阶型HDS454

空间划分产生的递阶型HDS456

一个例子461

对递阶型HDS的注记462

交互型HDS462

9.7 混合佩特里网464

混合佩特里网的形式化定义464

混合佩特里网的运行规则465

混合佩特里网的关联矩阵467

混合佩特里网的不变量468

混合佩特里网的状态469

混合佩特里网的结构性质471

几点注记471

9.8 SIGNAL语言471

SIGNAL语言模型472

信号与时钟472

SIGNAL语言的基本语句473

SIGNAL语言中语句的编码475

SIGNAL语言对HDS的建模举例477

几点注记479

9.9 小结和评述479

参考文献481