Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1989 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для исследования систем массового обслуживания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей моделирования за счет ограничения времени обслуживания заявок.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 случайного напряжения, сумматор 2, схему 3 выборки-хранения (СВХ), первый ключ 4, интегратор 5, второй ключ 6, ограничительный резистор 7, генератор 8 случайного потока импульсов заявок, первую схему 9 сравнения, элемент 10 задержки, вторую схему 11 сравнения, второй 12, первый 13 и третий 14 элементы И.

Вербальная модель работы устройства следующая. .

Заявка, поступившая на вход устройства , принимается к обслуживанию, если обслуживающий аппарат свободен, и становится в очередь, если он занят. Обслуживание заявок из очереди осуществляется в порядке поступления. Заявки, время обслуживания которых превышает допустимую величину, не принимаются к обслуживанию и покидают систему.

Генератор 1 вырабатывает случайное непрерывное изменяющееся напряжение, амплитуды которого распределены по требуемому случайному закону обслуживания. Генератор 8 вырабатывает короткие импульсы, временные интервалы между которыми распределены в соответствии с законом распределения поступающих заявок.

Интегратор 5 выполнен по схеме неинвертирующего интегратора и работает в двух режимах.

(Л

Ј.

00 00

о -vj

Первый - установка начальных условий, т.е. заряд емкости конденсатора интегратора 5 до определенного значения напряжений. При этом вход интегратора 5 подключен к выходу схемы 3 через ключ 4 с очень малым сопротивлением, поэтому установка начальных условий, происходит за короткое время.

Второй режим - интегрирование. На вход интегратора 5 подается управляющее напряжение с первого входа устройства через ключ 4 и резистор 7, что приводит к линейному уменьшению напряжения начальных условий на выходе интегратора 5. Скорость интегрирования зависит от величины входного напряжения, определяющего масштаб преобразования и являющегося постоянной величиной в данном цикле работы. Ключ 6 предназначен для подключения интегратора 5 к входу сумматора 2 при организации и обслуживания очереди.

Схема 11 сравнения имеет гисте- резисную характеристику (зону нечувствительности) . Зона нечувствительности введена для устранения ложных срабатываний при одинаковых сигналах на его входах.

Работа устройства рассматривается в трех режимах - обслуживание заявок без ожидания, организация очереди и потери заявок из-за ограничений времени обслуживания.

Предположим, что обслуживающий аппарат свободен - интегратор 5 находится в состоянии, когда напряжение на его выходе близко к напряжению решения. Полярность этого напряжения соответствует полярности управляющего напряжения на входе задания скорости, интегрирования устройства, так как вход интегратора 5 через ключ 4 подключен к этому входу в отсутствие импульса с выхода элемента И 13. Сигнал с выхода схемы 9 сравнения удерживает ключ 6 в за.кры- том состоянии, поэтому на вход сумматора 2 поступает только сигнал с генератора 1. Допустим, что схема 11 сравнения находится в состоянии когда на ее прямом выходе присутствует сигнал, открывающий элементы И 12 и 13. На ее инверсном выходе сигнал удерживает элемент И 14 в закрытом состоянии. Импульс с выхода генератора 8 через открытый элемент

0

5

0

И 12 проходит на управляющий вход схемы 3 и переводит ее в режим слежения. При этом сигнал на выходе схемы 3 повторяет напряжение с выхода сумматора 2. По окончании импульса схема 3 переходит в режим хранения. Таким образом, к моменту окончания импульса генератора 8 остается случайное значение выходного напряжения генератора 1. Этим моделируется поступление заявки в очередь.

Импульс с выхода элемента 10 задержки проходит через открытый эле- 5 мент И 13 на управляющий вход ключа

4и переводит его в режим подключения выхода схемы 3 к входу интегратора 5. На выходе интегратора 5 устанавливается напряжение, равное

0 выходному напряжению схемы 3. Этим моделируется поступление заявки из очереди в обслуживающий аппарат. Во время изменения выходного напряжения интегратора 5 (переход через ноль) схема 9 сравнения изменяет свое состояние и подключает к входу сумматора 2 выход интегратора 5 через ключ 6. Это изменение состояния моделирует обслуживание заявки без ожидания. По окончании импульса элемента 10 задержки ключ 4 подключает вход интегратора 5 через резистор 7 к первому входу устройства. На этот вход подается постоянное напряжение, моделирующее масштаб интегрирования. Полярность этого напряжения противоположна напряжению генератора 1. Интегратор

5переходит в режим интегрирования, моделируя процесс обслуживания заяв0 киОбслуживание заканчивается при достижении выходным напряжением интегратора 5 нулевого уровня. При этом схема 9 сравнения возвращается в исходное состояние и закрывает ключ 6. Напряжение на выходе интегратора 5 продолжает изменяться до тех пор, пока не поступит новая заявка в систему. По величине напряжения на выходе интегратора 5 к моменту прихода новой заявки можно судить о вре мени простоя обслуживающего аппарата.

Организация очереди в устройстве 5 моделируется следующим образом.

При амплитудно-временном представлении входного потока время обслуживания заявки моделируется амплитудой импульса. Процесс обслуживания сво-

5

5

0

дится к преобразованию на интеграторе 5 случайной амплитуды импульса в случайный временной интервал и сравнению его с интервалом между заявками. При электронно-импульсном моделировании, если заявка проходит в систему, когда обслуживающий аппарат занят, то она должна стать в очередь.

После окончания обслуживания пре- дьщущей заявки заявка из очереди поступает в обслуживающий аппарат. Временем ожидания обслуживания для заявки, находящейся в очереди, является время до окончания обслуживания предыдущей заявки. В устройстве это время моделируется выходным напряжением интегратора 5, а время обслуживания заявки моделируется напряжением генератора 1. Сумма этих напряжений в момент поступления заявки моделирует общее время пребывания заявки в системе. Из этого следует, что при организации обслуживания очереди достаточно сумму напряжений, моделирующую время пребывания заявки в системе, с выхода сумматора 2 передать на обслуживающий аппарат. Тем самым моделируется процесс организации и обслуживания очереди.

Импульс с выхода генератора 8 через элемент И 12 записывает в схему 3 значение суммы напряжений с выхода сумматора 2, а по импульсу с элемента задержки 10 это напряжение поступает на интегратор 5. В остальном процесс обслуживания очереди моделируется таким же образом, как и при обслуживании заявок без ожидания . Поступающие на выход устройства через элемент И 13 импульсы с выхода элемента 10 задержки моделируют общее количество обслуженных заявок.

Моделирование ограничения времени обслуживания заявок осуществляется следующим образом.

На второй вход устройства подается напряжение, моделирующее допустимое время обслуживания заявок. Полярность этого напряжения такая как у генератора 1. Напряжение на втором входе, равное напряжению насыщения, моделирует неограниченное время обслуживания заявок. В моменты времени, когда напряжение с генератора превышает напряжение на втором входе устройства, т.е. время обслуживания заявок больше допустимого, схема 11

сравнения находится в состоянии, при котором сигнал с его прямого выхода удерживает элементы И 12 и 13 в закрытом состоянии, а сигнал с инверсного выхода открывает элемент И 14. Поступающие заявки к обслуживанию не принимаются и покидают систему, что моделируется импульсами на выходе

0 элемента И 14.

Принятые ранее к обслуживанию заявки продолжают обслуживаться, так как сигнал с выхода закрытого элемента И 13 удерживает ключ 4 в состоянии

5 подключения входа 1 к интегратору 5. Общее число поступивших в систему заявок моделируется импульсами генератора 8, поступившими на выходе устройства. После снятия ограничения

0 на время обслуживания схема 11 сравнения возвращается в исходное состояние и устройство готово к приему новых заявок.

5 формула изобретения

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного напряжения,

0 ограничительный резистор, первый

ключ, интегратор, первую схему сравнения, генератор случайного потока импульсов заявок,первый и второй элементы И, выход первого элемента И

5 является выходом обслуженных заявок устройства и подключен к управляющему входу первого ключа, первый информационный вход которого через ограничительный резистор подключен к входу

0 задания скорости интегрирования устройства, а выход первого ключа соединен с входом интегратора, выход которого соединен с информационным входом первой схемы сравнения, выход

5 Больше11 которой является выходом сигнализации о занятости обслуживающего прибора устройства, выход генератора случайного потока импульсов заявок подключен к первому входу вто0 РОГО элемента И, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования ограничения времени обслуживания заявки, оно дополнитель5 но содержит элемент задержки, второй ключ, третий элемент И, вторую схему сравнения, сумматор и схему выборки- хранения, информационный вход которой подключен к выходу сумматора, управляющий вход - к выходу второго элемента И, а выход соединен с вторым информационным входом первого ключа, выход второго ключа соединен с первым информационным входом сумматора, второй информационный вход которого подключен к выходу генератора случайного напряжения и первому информационному входу второй схемы сравнения, второй информационный вход ко- торрй является входом ограничения времени обслуживания заявки устройства, выход генератора случайного потока импульсов заявок подключен к

5

входу элемента задержки, выход которого соединен с первыми входами первого и третьего элементов И, выход третьего элемента И является выходом заявок устройства, не принятых к обслуживанию, второй вход третьего элемента И подключен к выходу Больше второй схемы сравнения, выход Меньше которой соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, информационный и управляющий входы второго ключа соединены соответственно с выходом интегратора и выходом Больше первой схемы сравнения.

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной технике и предназначено для моделирования работы систем массового обслуживания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет ограничения времени обслуживания заявок. Устройство позволяет моделировать работу одноканальных систем массового обслуживания с очередями и ограниченным временем обслуживания заявок. 1 ил.