Моделирование случайных событий.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ
КАЗАХСТАН
АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Факльтет радиотехники и связи
Кафедра «Компьютерные технологии»
«УТВЕРЖДАЮ»
Декан ФРТиС
_______________Медеуов У.И.
«_____»______________2009г.
CИЛЛАБУС
по дисциплине
«ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ»
для студентов специальности 050703 – Информационные системы
Курс – 3
Семестр -5
Количество кредитов – 3
Трудоемкость – 135 часов
Количество аудиторных часов – 64
Лекций – 32 часа
Лабораторных занятий – 32 часа
СРС – 71 час
Расчетно-графических работ – 3
Итоговый контроль – экзамен
Алматы, 2009
Рабочая программа составлена в соответствии с типовой программой
дисциплины «Основы компьютерного моделирования» и рабочим учебным
планом специальности 050703 – Информационные системы, рассмотрена и
одобрена на заседании кафедры «Компьютерные технологии» от 28 августа
2009г. Протокол №1.
Рабочая программа разработана к.т.н., доцентом Ахметовой М.А.
Согласовано:
заведующий кафедрой «Компьютерные технологии»
________________________ З.К.Куралбаев
2
1
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является освоение теории, методов и технологии
компьютерного
моделирования
при
исследовании,
проектировании
и
применения информационных систем.
В результате изучения дисциплины студенты должны:
- знать типовые классы моделей и методы моделирования сложных
систем, аппарат метода Монте-Карло, принципы построения моделей
процессов функционирования сложных систем, методы формализации и
алгоритмизации;
-
уметь
использовать
системный
подход
при
исследовании,
проектировании и эксплуатации информационных систем, разрабатывать
моделирующие
алгоритмы
алгоритмических
языков
и
и
реализовать
пакетов
их
с
использованием
прикладных
программ
моделирования, автоматизировать процесс проектирования с применением баз
данных моделирования.
Пререквизиты: «Алгоритмизация и языки программирования», «Теория
вероятностей и математическая статистика».
Постреквизиты:
«Проектирование
информационных
систем»,
«Экспертные системы», дипломное проектирование.
3
2
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1
Лекционные занятия (32 часа)
№
Тема и содержание лекции
п/п
1
Введение. Основные понятия компьютерного моделирования.
Кол
час.
2
Сложные системы. Характеристики сложных систем. Задачи
компьютерного моделирования сложных систем. Принцип
системного подхода в моделировании. Классификация видов
моделирования. Аналитические и имитационные модели. Этапы
компьютерного моделирования. Принципы построения
моделирующих алгоритмов. Общая структура моделирующих
алгоритмов.
Раздел 1.
Аналитико-имитационный аппарат компьютерного
20
моделирования
2
Метод Монте-Карло.
2
Случайные числа и принцип их моделирования. Метод усечения.
Конгруэнтный метод. Метод суммирования. Анализ
последовательности случайных чисел. Критерии качества
последовательностей случайных чисел. Метод возмущения.
3
Моделирование случайных событий.
2
Моделирование простых событий. Моделирование полной
группы событий. Моделирование сложных событий.
4-5
Моделирование непрерывных случайных величин.
4
Классификация методов моделирования непрерывных
случайных величин. Метод обратной функции. Метод
исключения Дж.Неймана. Метод предельных теорем. Метод
композиции. Моделирование специальных непрерывных
распределений.
6
Моделирования дискретных случайных величин.
2
4
Основной метод моделирования дискретных случайных величин.
Моделирование геометрического закона распределения.
Моделирование закона распределения Пуассона.
7
Моделирование многомерных случайных величин.
2
Метод последовательного моделирования. Обобщенный метод
исключения ДжЛеймана. Метод моментов.
8
Моделирование случайных процессов.
2
Моделирование нестационарных случайных процессов.
Моделирование стационарных случайных процессов.
Моделирование марковских процессов.
9
Моделирование потоков событий.
2
Свойства потоков событий. Моделирование простейшего потока.
Моделирование потоков Эрланга. Моделирование потоков
Пальма, Моделирование неординарных потоков случайных
событий.
10-11 Идентификация случайных закономерностей.
4
Идентификация числовых характеристик выборки.
Идентификация функций распределения непрерывных
случайных величин. Идентификация законов распределения
дискретных случайных величин. Оценка результатов
идентификации.
Раздел
2.
Технология
построения
систем
компьютерного
10
моделирования
12-13 Организация компьютерного моделирования.
4
Планирование компьютерного моделирования. Реализация
компьютерного моделирования. Регенеративный метод анализа
результатов моделирования.
14-15 Моделирование систем массового обслуживания.
4
Моделирование одноканальных систем массового обслуживания.
5
Моделирование систем массового обслуживания с ненадежными
элементами. Моделирование систем массового обслуживания с
относительным приоритетом.
Компьютерное моделирование экономико-организационных
16
2
систем.
Компьютерное моделирование типовой экономической цепочки
«Поставщик - склад -потребитель». Моделирование системы
распределения ресурсов.
Итого:
32
2.2
№
п/п
Лабораторные занятия (32 часа)
Тема лабораторного занятия
Кол.
час.
1
Разработка алгоритмов моделирования случайных чисел.
2
2
Разработка алгоритмов имитации случайных событий.
2
3
4
Методы моделирования одномерных случайных величин с
заданными законами распределения.
Методы моделирования многомерных случайных величин с
заданными законами распределения.
2
2
Алгоритмы планирования имитационного эксперимента.
2
6-7
Разработка моделирующих алгоритмов СМО.
4
8
Моделирование базовой последовательности.
2
9
Моделирование случайных событий.
2
10
Генераторы случайных величин.
2
5
11-12 Моделирование процесса обучения.
13 Моделирование потоков заявок.
4
14-15 Моделирование систем массового обслуживания.
4
16
Итого:
Идентификация случайных закономерностей.
2
2
32
6
2.4
Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная
работа
студента
включает
в
себя
проработку
лекционного материала, подготовку к лабораторным занятиям, защите
лабораторных работ, подготовке к тестированию и изучение дополнительного
материала по выполнению расчетно-графических работ. В качестве источника
информации студент использует учебники, учебные пособия, периодические
издания, методические разработки, справочную литературу, электронную
библиотеку института и кафедры, учебные материалы, размещенные на сайте
кафедры и справочную систему Интернет.
Самостоятельная работа предназначена для изучения, с использованием
рекомендованной литературы, вопросов, входящих в перечень лекционных и
лабораторных занятий с целью получения стабильных практических навыков
проектирования и программирования задач конкретных проблем.
Тематика расчетно-графических работ:
1) Моделирование работы бензозаправочной станции.
2) Моделирование СМО с относительным приоритетом.
3) Моделирование АСУТП.
4) Моделирование системы оперативного управления производством.
5) Моделирование работы сталепрокатного стана.
6) Моделирование работы таксопарка.
7) Моделирование работы мастерской по ремонту электрооборудования.
8) Моделирование работы супермаркета.
9) Моделирование работы информационных систем.
2.5
Итоговая оценка знаний студентов
Итоговая оценка знаний и навыков студентов по дисциплине должна
учитывать качество выполнения самостоятельной работы и результаты
комбинированного экзамена.
Проведение комбинированного экзамена проводится в соответствии с
Положением о проведении экзаменов в АИЭС.
7
3
ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1) Шукаев Д.Н. Компьютерное моделирование. - Алматы: КазНТУ, 2004.136 с.
2) Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. - М.: Высшая школа,
2001.
3) Шукаев Д.Н. Моделирование случайных закономерностей на ЭВМ. Алматы: Китап, 1991.
Дополнительная:
4) Шукаев Д.Н. Имитационное моделирование на ЭВМ. - Алматы, РИК, 1995.
5) Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. - М.: Наука, 1983.
6)
Нейлор
Т.
Машинные
имитационные
эксперименты
с
моделями
экономических ситем. -М.: Мир, 1985.
7) Бусленко И.П. Моделирование сложных систем. - М.: Наука, 1988.
8) Шеннон Р. Имитационное моделирование систем - искусство и наука. - М.:
Мир, 1978.
9) Иванова В.М. Случайные числа и их применение. - М.: Финанасы и
статистика, 1994.
10) Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ. Том 2.-М.: Мир, 1997.
11) Кельтон В., Лоу А. Имитационное моделирование. Классика СЗ. - СПб.:
Питер, Киев: Издательская группа ВНУ, 2004.
12) Варфоломеев В.И., Назаров СВ. Алгоритмическое моделирование
элементов экономических систем: Практикум: Учебное пособие. - М.: Финансы
и статистика, 2004.
8