рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Марковские процессы

Марковские процессы - Конспект Лекций, раздел Философия, Конспект лекций по разделу Системы массового обслуживания Математический Аппарат Марковских Процессов Используется Для Анализа Систем М...

Математический аппарат марковских процессов используется для анализа систем массового обслуживания. Поэтому прежде чем переходить к анализу СМО, остановимся на марковских процессах. Причем будем рассматривать только те вопросы, которые требуются для анализа СМО.

Пусть в объекте моделирования определены состояния , например, в системе массового обслуживания:

– в СМО нет заявок,

– в СМО одна заявка,

– в СМО две заявки и т.д.

C течением времени СМО переходит из одного состояния в другое.

Рассмотрим марковские процессы с дискретными состояниями (число состояний конечно или счетно). При этом выделим:

а) марковские процессы с дискретным временем перехода (моменты перехода заранее определены);

б) марковские процессы с непрерывным временем перехода (момент перехода не определен, случаен).

Отметим, что марковские процессы обладают свойством безпоследействия.

1.3.1. Марковские процессы с дискретными состояниями и дискретным временем перехода

Пусть система находится в состоянии , где .

Для задания марковского процесса необходимо определить матрицу вероятностей перехода из одного состояния в другое.

Пример матрицы переходов:

Для заданной матрицы граф переходов имеет вид:

Так как на каждом следующем шаге система переходит в другое состояние, то .

Пусть задан вектор вероятностей в первый момент времени:

.

Какова вероятность нахождения системы в состоянии i после первого перехода?

. (1.6)

В векторном виде (1.6): .

На шаге получим уравнение:

. (1.7)

Если (не зависит от шага), то процесс называется однородным.

При устремлении к бесконечности получим вектор предельных вероятностей:

.

Процесс, в котором вектор предельных вероятностей не зависит от вектора начального состояния, называется эргодическим.

Если матрица переходов неприводима (т.е. из каждого состояния можно достигнуть любое другое состояние), то существует вектор предельных вероятностей.

Пример неприводимой матрицы переходов:

1.3.2. Марковские процессы с дискретными состояниями и непрерывным временем перехода

Пусть система может находиться в состояниях().

Время перехода – случайная величина.

– интенсивность перехода из состоянияв .

За время вероятность перехода .

Если (не зависит от времени), то это однородный марковский процесс.

Рассмотрим случай с двумя состояниями:

 

Составим конечно–разностное уравнение для определения .

Для первого состояния:

(1.8)

. (1.9)

Из (1.8)получим:

,

. (1.10)

Из (1.9) получим

. (1.11)

Следует иметь в виду, что в любой момент .

Примем за начальное состояние системы , тогда решением дифференциального уравнения (1.10) будет:

(1.12)

. (1.13)

Графически (1.12) и (1.13) представлены на рис. 1.6.

При стремлении к бесконечности получим предельные вероятности: .

Для определения и приравняем производные из системы уравнений (1.10) и (1.11) к нулю:

Получим:

Рассмотрим случай для четырех состояний (рис. 1.7). Для простоты изображения размеченного графа будем опускать.

Рис.1.7. Размеченный граф

 

Система уравнений для данного графа приведена ниже.

.

В общем случае, когда число состояний , система уравнений примет вид:

.

Эту систему уравнений по имени автора называют системой уравнений Колмогорова.

Для определения предельных вероятностей получим систему линейных уравнений:

(),

.

1.3.3. Процессы гибели и размножения

Процессами гибели и размножения называются марковские процессы, имеющие размеченный граф, приведенный на рис.1.8.

Рис.1.8. Размеченный граф процессов гибели и размножения

 

− интенсивности размножения, − интенсивности гибели.

Для нахождения вектора предельных вероятностей составим систему уравнений:

(по Колмогорову), (1.14)

. (1.15)

Подставляя (1.14) в (1.15), получим:

Для всех последующих состояний уравнения будут иметь одинаковый вид:

().

Чтобы определить все предельные вероятности, воспользуемся условием: . Для этого выразим через :

. (1.16)

Введем обозначение , тогда (1.14) и (1.16) запишутся в виде: .

Все оставшиеся вероятности выражаются через :

.

В результате получим выражение для :

.

Определив , можем рассчитать все .

Пример анализа процесса гибели и размножения.

Пусть задан процесс гибели и размножения:

Расчет предельных вероятностей:

;

;

;

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Конспект лекций по разделу Системы массового обслуживания

Е А Елтаренко... Конспект лекций по разделу Системы массового обслуживания...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Марковские процессы

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Системы массового обслуживания
В практике системных аналитиков довольно часто приходится работать с системами массового обслуживания (СМО). К таким системам относятся вычислительные, телефонные сети, интернет-сеть, магазины, тор

Потоки заявок
В СМО входной поток заявок случайный. Если же заявки поступают через определенный интервал времени , то та

Пуассоновские СМО
В пуассоновских СМО входной поток заявок – пуассоновский, т.е. , а время обслуживания распределено по эксп

СМО с ограниченной очередью
Размеченный граф данного класса СМО представлен на рис. 1.10.    

Пуассоновские сети СМО
Cети СМО представляют собой множество СМО (узлы сети), при этом заявки обслуживаются в нескольких узлах. Последовательность прохождения заявок в сети определяется вероятностями перехода заявок от о

Задачи оптимизации параметров многоканальной СМО
Класс СМО. Определение оптимального числа каналов. Сформируем целевую функцию:

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги