Материал: Прикладные задачи теории массового обслуживания.

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

получим

tTl—П—1

rv

 

 

 

 

 

 

1 Ч= £

Pn+r^ S ! ^ l l L e-n,t d t

 

 

r=0

0

 

 

Введем обозначение

 

 

 

 

 

 

 

гчэ

 

 

 

? (« (x , г) =

^

e~^t‘ dt.

( 7 . 1 . 2

 

 

 

6

 

 

Тогда с учетом второго равенства в формуле (7.1.12) получим

L

Р (л, п)р„

 

т—п—1

 

 

 

^

Р(т — ( г е - т - г ) ,

х ) ® ( л |хг),.

Р (0, п ) Р (т,

у)

 

г=О

 

 

 

 

 

 

 

Сравнивая это выражение с формулой (7.1.21), видим, что у нас есть возможность вычислить сумму, входящую в последнее вы­ ражение, по формуле

п — Я — 1

я(о, я) я (/я, у) г 1

1-е

 

(от — (я + г), х) ?(«!«•, Г)

^ j. (7.1.26)

?Го

Р ( п , п ) р {) [ к

?

 

 

 

 

Эта формула может быть применена для вычисления средне­ го времени нахождения в очереди для других замкнутых систем.

Время простоя ТУ есть сумма времени нахождения в очереди Точ и времени обслуживания Т0бС[см. (7.1.19)]. Случайные вели­ чины Точ и Г0бс независимы, поэтому плотность распределения

времени простоя можно найти как композицию двух законов [см. (7.1.24)]:

/ п (О =

f

—

(t. > 0 ) .

6

Зачастую имеется всего один канал обслуживания техники (/г=1). В этом случае многие формулы значительно упрощают­ ся. Состояние Х\ — это такое состояние, когда отказало одно тех­

ническое устройство и оно находится на обслуживании. Граф состояний рассматриваемой системы показан на рис. 7.1.3. Ве­ роятность р\ найдем из второй формулы выражения (7.1.12) при /2=1 и г = 0:

Я (т — 1, у)

(7.1.27)

Я (ш, у.) Яо>

 

так как при /2=1 Р (п, п)=Р (0, /г). Заметим, что при п= 1

JJL

Г

281

Вероятность

того,

что в очереди будет г технических

уст­

ройств, можно найти по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р (т

 

(г 4* 1)» у)

 

 

/7

<| 0Q\

 

 

 

 

 

— ТЪ ГЪ — р‘-

 

 

1

*

Вероятность ро найдем

из нормировочного условия

 

 

Р (т — /, у) _

Ро

т

 

 

 

 

 

 

 

У ]/3 (Л

Х)= Ро-р ((т’ У\

= 1,

 

5 Р°

Р (т,

у)

 

Р (т, 1...)

 

 

и

 

 

 

 

р ( т ,

у )

 

 

/=0

 

 

 

 

 

1==00

 

 

 

 

 

 

 

откуда

 

 

 

 

 

Р (т. У.) .

 

 

 

 

 

 

 

 

Р о =

 

 

 

 

 

 

 

 

Р {т, у)

 

 

 

 

 

 

 

 

R (т,

у.)

 

 

 

1. 2. - . .

«О,

 

(7.1.29)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где pi — вероятность

того, что

в

обслуживании

нуждается /

технических

устройств

( /= 0,

1, 2,

/п),

т. е. / техни­

ческих устройств простаивает.

 

 

 

 

тХ

 

Ш-к+ПХ

(т-ЮХ

 

 

 

(т-п*1)\ (т-п)Х

 

Е Н З -

\ * к - 1

 

 

*к

 

 

*к+1

*пч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ц

 

Н-

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

(ет-л-г+/)Л (т-п-гЖ

 

 

 

Л

 

 

 

 

ХГЫГ-1

 

х п +г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7.1.3

 

 

 

 

 

Среднее

число

простаивающих

технических устройств

будет

i = V . i Р (т — /,

у )

/?(/и

 

2

 

[/Я —(да -

/)] Р (т -

1, х) =

1=0

/? (т , у)

"

__

 

 

 

 

 

 

 

 

'

 

 

/=0

 

 

 

 

 

 

 

1

т J]P(/n —/,

х ) - ^ { т — 1)Р(т-1,

х)

 

R (т, у)

 

 

 

 

 

 

 

 

1= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

т

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

т J ] P( l , х ) - £ / Я

(/, У.)

 

 

 

 

Л (/и. у)

 

 

 

 

 

/ = 0

 

 

 

 

/ = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/? (7/1 — 1, у)

 

,

/л

V

 

(7.1.30)

 

— ш —у —------- ^

 

=7/г — 7 (1

— /?0).

 

 

 

 

 

Л (/и,

у.)

 

 

 

 

 

 

 

 

282

Среднее число обслуживаемых технических устройства , рав­ ное среднему числу занятых каналов А» будет

= А = 1 - р 0= 1

=

*>

(7.1.31)

R (т, у)

(т,

у)

 

Среднее число ТУ, ожидающих в очереди г, будет [см. (7.1.30)

и (7.1.31)]

г = 1 - к = т - ( х + 1)*-%" '' у)= т —( х + 1)(1 —/?0). (7.1.32)

* (ю, у.)

Коэффициент использования техники £ (или вероятность того, что техническое устройство будет работать) определим из выра­ жения

 

/?(т — 1, 7)

1 _ i

т 1 Жт*у)

т

т

(7.1.33)

~т ^ рRТ~~’(т, у)>7)—~т с —р°)

Среднее время простоя ТУ будет [см. (7.1.18) и (7.1.27)]

Т —Т

1 —

S _

1

m ^

 

1

Ро)— _х

П 1 —

I

р

5

Ь

У

п

п ч

!*■

! —

Р о

Ро

 

 

 

—

( 1

—Ро)

 

 

 

(7 .1 .3 4 )

 

 

 

m

 

 

 

 

 

Среднее время нахождения ТУ в очереди найдем из выраже­

ния [см. (7.1.21),

(7.1.29),

(7.1.32) и

(7.1.34)]

 

 

—

—

—

m— 71 О — А » )

1

1

7

 

 

-----------, \

- -

= - - Г - Т -

Н-

<7.1.35>

 

 

[X

— /1>0

 

Iх

1 — Р о

Плотность распределения времени простоя ТУ будет иметь вид

 

 

m—1

 

 

 

/л—1

 

 

 

f

(f\

V

^

Г

С-** с —

V

k\

е~*< P ( m ~

k' Х ) _

/ Л

* >

- Ъ

е Рк~

Ъ

 

R (т ,

у)

 

 

ft=0

 

 

 

ft = 0

mт—1:

 

 

 

.

т—1

fcO*

.

^

.

(lt)k

m\

^

v*e

1 VI

/—

jxe-'lte ~ \m УЧ

W)k

7

 

R (m, 7) m\ U

k\

(m — Л)!

R ( m , y m) LJ

k\

(m — k)\

 

 

 

k=0

Л!

 

 

т !

Z j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*=o

 

 

 

 

Slie

^P (m, у)

m—1

 

 

(7.1.36)

 

 

R(m,

y)[q(t)]m

£

С* И 0 ] ‘ [? (0 Г ~ ‘,

 

 

k=0

 

 

 

283

где

p{t) = -

xt

it

(( > 0);

(7.1.37)

 

l +

 

 

q ( t) = \ - p ( t) .

(7.1.38)

Заметим, что из свойства биномиального распределения следу­ ет, что

т—1

 

 

2

=

(7.1.39)

k-0

С учетом этого выражения получим формулу для плотности рас­ пределения времени простоя [см. (7.1.36) — (7.1.39)]:

 

 

 

I t

\ п

 

 

- ( т

+

Xt

R ( m , y J

[ 1 — P ( t ) \ m

 

и )

 

 

^

i +

 

, U ,

' = r e -^ p ,, ((1 + U y» -()i)”]. (7.1.40)

ш

Плотность распределения времени ожидания в очереди будет [см. (7.1.24), (7.1.36) — (7.1.40)]

 

т—1

 

 

 

/ о ч ( 0 =

8 ( 0 А ) +

е~'иРь= 8 ( 0 Ро+

 

 

k = \

 

 

 

 

+ у г * р ' - 1« ® Я-

1рЮ]п=

 

 

0

[q(t)Г

 

 

=

Ро!8(0 + [

( 1

- (W)ml 1•

(7.1.41)

О с н о в н ы е р а с ч е т н ы е ф о р м у л ы

Вероятность того, что все ТУ работают нормально:

_________________ 1________________

^ 0 R (т, п, р)

Р (n,

п) R ( т — п — !, у) ’

q™

+

Р (0, п) Р (т, у )

где

 

 

 

 

1

+

а

.284

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