Материал: Прикладные задачи теории массового обслуживания.

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

 

0 =

— (^1,2+ ^1,3 ~г м,4) Р\ *Т A0,l/V>

 

 

 

 

0 =

—>-2,0^2 -Г- ^1.2^1;

 

 

 

 

 

 

0 — — X3i0/73

h t3Pi\

 

 

 

 

 

 

 

0 =

—^4,0^4

 

,4Р\-

 

 

 

 

 

Решение этой системы

уравнений,

удовлетворяющее

нормиро­

вочному условию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

имеет

вид [см.

(2.5.10)]

/2=0* = 1 ’

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ро=----------:-------;------г ------- г--------- ;------

;

(2.7.8)

 

 

+

Л0,1

(

Л1,2

Л1.3

^1.4

\

 

 

 

 

-------

1+

----- + ------- + 1----

 

 

 

 

 

2 J

 

\

/,2,0

Л3.0

4 о

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

' • 0,1

Р6

Pi='

 

 

Ро (* =

?,

3,

4).

 

/'г

 

 

 

 

2 4 ;

 

 

 

4 о 2

h

 

 

 

 

 

7 = 2

 

 

 

 

J=2

 

 

 

 

Таким

образом,

вероятность того, что машина

исправна, нами

найдена.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для отыскания вероятности того, что время простоя машины

будет

не более

t,

требуется

найти

 

 

 

 

 

закон

распределения

времени

про­

 

 

 

 

 

стоя, т. е. закон

распределения вре­

 

 

 

 

 

мени

Г], 2, з,4 пребывания

в состоя­

 

 

 

 

 

ниях *1, *2, *3, *4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Граф подсистемы X, с помощью

 

 

 

 

 

которого можно отыскать закон рас­

 

 

 

 

 

пределения времени Гь 2, з, 4, показан

 

 

 

 

 

на рис. 2.7.86.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.7.86

Соответствующая

этому

графу

 

 

 

 

 

 

 

состояний система

дифференциаль­

 

 

 

 

 

ных уравнений имеет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

*?,«>

_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

]=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dPi (О

-4оЛ(0 + 4/Л(0

(*= 2,3.4);

 

 

dt

 

 

 

 

7= 2

 

 

 

 

 

 

 

87

Начальные условия для решения этой системы определяются из соотношения

р Л о)= 1 ; л (0 )= о ц ф 1).

Для сокращения записи введем обозначение

4

- __У2 ~Я Уз Я \__ \

С учетом начальных условий к принятого обозначения вероят­ ность p\(t) определится по формуле

РА Я= е - м

Вероятность pi{t) найдем из выражения

P i( t ) = e l 'r -> - uГ\ e

d t _

* \ л

е -'* "1].

о

#i — '«.о

 

 

 

При равенстве Х|Л= а, будем иметь

 

 

p i{t) = XxJ e - ^

(i= 2 ,

3,

4).

Вероятность p0(t) найдем, интегрируя последнее дифферен­ циальное уравнение системы:

P o (0 = J y£ h . o P i ( t ) d t = 2

Х,.° J PM)dL

О1=2

/=2

О

В случае, когда >./.0 Ф >ч, имеем

i —2

= £

> . / .

й

M

* LO

1

 

 

I

0 [ -

~ e~ Af0< -

^

*

-

l•

L

'-o

 

 

J

В случае, когда >.j.o=>-,

(/= 2 ,

3,

4), имеем

 

 

 

4

t

 

4

 

 

 

Я

/=2

о

^

■

' Л = £

- ^

Ч 1 - C V + 1

 

 

i = 2

 

 

 

Если для некоторых значений i величина А.,-,0=?ч, а для дру­

гих значений i

и $ ф } . и

то выражение для р0(0

(в соответствии

с правилами

интегрирования

дифференциальных

уравнений)

88

будет представлять линейную комбинацию полученных решений. Например, если ^i,o= Ai, Х2,0=7^1 и Хз,0=7^ 1, то можно записать

следующее выражение для вероятностей po(t):

^ W= H r -

[1 - ( V + 1 ) *"Х,Ч Z Х/-° - Г ^ Т - х

Л1

 

1=3

—Л1,0

 

 

 

X

1 — е - х/,о*

1 -

 

4,0

 

 

 

 

 

Таким образом, функция распределения случайной величины Т12,3,4 найдена, так как

Я(Г1,213,4 < 0 = ^1.2.3.4(0=]5о(0-

По условию задачи вероятность того, что простой машины продлится не более времени t, и равна найденной функции рас­ пределения случайной величины Т\у2,з, 4-

Для нахождения среднего времени простоя 11,2, з, 4 можно при­

менить два приема. Первый прием заключается в том, чтобы вос­ пользоваться найденным законом распределения случайной ве­ личины 7^2, 3, 4.'

_

х .

A

t ^

 

^1 , 2 , 3 , 4 = ^ t d F 1 , 2 , 3 . 4 (0 = ^ ^ , 0 \ t p t { t ) d t .

 

0

i=2

о

Однако если требуется найти только математическое ожида­ ние 2,3, 4, то можно обойтись и без закона распределения, а

воспользоваться эргодическим свойством. В соответствии с гра­ фом состояний, изображенным на рис. 2.7.8а, среднее время пребывания в состоянии х0 равно

/ п = -

Л0,1

С другой стороны, на основании эргодического свойства для стационарного режима работы системы имеет место равенство

Ро==т — *

го ^ Ч, 2, 3, 4

откуда выражение для среднего времени простоя машины будет

1 —р»

1 1 , 2 , з, 4 — ^0

89

где ро определяется из выражения (2.7.8):

Ро=

1

4

1 +

1 + V

2.7.9. Исследуется процесс чистого размножения, граф кото­ рого приведен на рис. 2.7.9а. Ограничений на число состояний

Рис. 2.7.9а

никаких нет. Плотность потока, переводящего процесс из состоя­

ния хк в состояние xh+x (ft = 0,

1, 2, ...), определяется формулой

лЛг=Х0аЛ(а > 0 )

(ft- 0 , 1, 2 ,...) .

Определить при каких значениях а возможно явление «взры­ ва» и найти выражение для вероятности pk{t) того, что к момен­ ту t процесс будет в состоянии хк, если в момент / = 0 он был в состоянии х0.

Р е ш е н и е Найдем, при каких условиях ряд (2.5.14) расходится:

пп

Последнее выражение имеет конечное

значение

при а> 1 .

Следовательно, для

того чтобы ряд

2

Т~

расходился, нужно

соблюдать

условия

0 < а ^ 1 . Таким

*=о

*

 

«взрыва»

образом, явление

возможно

при о > 1 .

«Взрыв» в данном

примере означает, что

имеется конечная вероятность того, что система за любое, даже

малое, время Д^>0 перейдет в состояние со сколь угодно боль­ шим к.

Для отыскания вероятности pk(t) можно воспользоваться

решением задачи 2.7.3. Действительно, граф, изображенный на рис. 2.7.36, до состояния хк совпадает с любым участком графа,

90

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/83058