DEVS

DEVS Abkürzen Discrete Event System Specification ist eine modulare und hierarchische Formalismus zur Modellierung und Analyse allgemeine Systeme, die ereignisdiskrete Systeme, die von Zustandsübergangstabellen beschrieben werden könnte, und kontinuierliche Zustandssysteme, die durch Differentialgleichungen beschrieben werden könnten, und Hybrid kontinuierlichen Zustand und kann ereignisdiskrete Systeme. DEVS ist ein zeitgesteuertes Ereignis System.

Geschichte

DEVS ist ein Formalismus zur Modellierung und Analyse diskreter Ereignissysteme. Die DEVS Formalismus wurde von Bernard P. Zeigler, der emeritierter Professor an der Universität von Arizona ist erfunden. DEVS wurde der Öffentlichkeit im Zeigler erstes Buch, Theorie der Modellierung und Simulation, im Jahr 1976 eingeführt, während Zeigler war ein außerordentlicher Professor an der University of Michigan. DEVS kann als Erweiterung des Moore-Automaten Formalismus, der ein endlicher Automat, wo die Ausgänge werden durch den aktuellen Zustand allein bestimmt ist, gesehen werden. Die Erweiterung wurde kreiert

  • Zuordnen einer Lebensdauer mit jedem Staat,
  • Bereitstellen einer hierarchischen konzept mit einem Betrieb, genannt Kupplung.

Da die Lebensdauer von jedem Zustand ist eine reelle Zahl oder unendlich wird unterschieden, die aus diskreten Zeitsystemen sequentielle Maschinen und Moore Maschinen, in der die Zeit von einer Zecke Zeit multipliziert mit nicht negativen ganzen Zahlen bestimmt. Darüber hinaus kann die Lebensdauer eine Zufallsvariable ist; beispielsweise die Lebensdauer eines gegebenen Zustand exponentiell oder gleichmäßig verteilt werden. Die Zustandsübergang und Ausgabefunktionen von DEVS auch stochastische sein.

Zeigler vorgeschlagen, eine hierarchische Algorithmus für DEVS Modellsimulation im Jahr 1984, die in Simulation Blatt 1987 Seitdem veröffentlicht wurde, haben viele erweiterte Formalismus von DEVS mit deren Zwecke eingeführt: DESS / DEVS für kombinierte kontinuierliche und ereignisdiskrete Systeme, P-DEVS für Parallel Deß G-DEVS für stückweise stetige Staatsbahn Modellierung Deß RT-DEVS für Echtzeit Deß Handy-DEVS für Mobil Deß Fuzzy-DEVS für Fuzzy Deß Dynamische Strukturierung DEVS für DESs Änderung ihrer Koppelstrukturen dynamisch, und so am. Zusätzlich zu ihren Verlängerungen, gibt es einige Unterklassen wie SP-DEVS und FD-DEVS haben zum Erreichen decidability von Systemeigenschaften untersucht.

Durch den modularen und hierarchischen Modellierungsansichten, sowie seine simulationsbasierte Analysefunktionen haben die Entwickler Formalismus und seine Variationen in vielen Anwendung von Technik und Wissenschaft verwendet

Formalismus

DEVS definiert das Systemverhalten sowie Systemstruktur. Systemverhalten in DEVS Formalismus beschrieben unter Verwendung von Ein- und Ausgangs Veranstaltungen sowie Staaten. Zum Beispiel für die Tischtennisspieler von Fig. 1, der Eingang Ereignis ist? Zu erhalten, und das Ausgangsereignis! Schicken. Jeder Spieler, A, B, hat seine Zustände: Senden und warten. Senden Zustand dauert 0,1 Sekunden, um den Ball, der das Ausgangsereignis zurück zu senden! Senden, während Warten dauert der Zustand, bis der Spieler den Ball, dass der Eingabeereignis? Empfangen.

Die Struktur des Ping-Pong-Spiel ist es, zwei Spieler zu verbinden: Spieler A 's Ausgangsereignis senden an Spieler B übertragen! "Eingangsereignis s zu erhalten, und umgekehrt?.

In der klassischen DEVS Formalismus, Atomic DEVS fängt das Systemverhalten, während Coupled DEVS beschreibt die Struktur des Systems.

Die folgende formale Definition ist für Classic DEVS. In diesem Artikel werden wir die Zeitbasis, die die Menge der nichtnegativen reellen Zahlen zu verwenden; die erweiterte Zeitbasis, ist, dass der Satz von nicht-negativen reellen Zahlen plus unendlich.

Atomic DEVS

Eine Atom DEVS Modell als ein 7-Tupel

woher

Das Atom DEVS Modell für Spieler A von Fig. 1 gegeben, so dass Spieler =

Beide Spieler A und Spieler B Atom DEVS-Modelle.

Verhalten von Atomic DEVS

Einfach gesagt, gibt es zwei Fälle, dass eine atomare DEVS Modell kann seinen Zustand zu ändern: Wenn ein externer Eingang in das System kommt; wenn die verstrichene Zeit erreicht die Lebensdauer davon ist wie folgt definiert. (Gleichzeitig wird der, erzeugt ein Ausgangssignal, das durch definiert ist.).

Aus formalen Verhalten Beschreibung der gegebenen einen Atomic DEVS Modell finden Sie auf der Seite Verhalten des DEVS. Computer-Algorithmen zu implementieren das Verhalten eines bestimmten Atom DEVS sind einsehbar in der Simulationsalgorithmen für Atomic DEVS.

Gekoppelten DEVS

Der gekoppelte DEVS definiert, welche Teilkomponenten zu ihm gehören und wie sie miteinander verbunden sind. A gekoppelt DEVS Modell wird als 8-Tupel

woher

Das Ping-Pong-Spiel von Fig. 1 kann als gekoppelte DEVS Modell, bei dem ;;; modelliert werden ist wie oben beschrieben; ; ; und.

Verhalten von gekoppelten DEVS

Einfach gesagt, wie das Verhalten des Atom DEVS Klasse, ändert eine gekoppelte DEVS Modell seiner Komponenten "Zustände, wenn ein externes Ereignis zu kommt; wenn eine der Komponenten, bei denen führt seinen internen Zustand Übergang und seinem Ausgang. In beiden Fällen, und ein Auslöseereignis an alle Beeinflussten die durch Kupplungssätze definiert werden übertragen.

Für formale Definition des Verhaltens der gekoppelten DEVS, können Sie das Verhalten von gekoppelten DEVS beziehen. Computer-Algorithmen zu implementieren ist das Verhalten eines gegebenen gekoppelt DEVS Modus für den gekoppelten DEVS an Simulationsalgorithmen.

Analysemethoden

Simulation für ereignisdiskrete Systeme

Der Simulationsalgorithmus der DEVS-Modelle hält zwei Themen: Zeitsynchronisierung und Nachrichtenausbreitung. Zeitsynchronisation der DEVS ist es, alle Modelle zu steuern, um die gleiche Uhrzeit zu haben. Jedoch für eine effiziente Ausführung der Algorithmus macht die aktuelle Zeit Sprung auf die dringendsten Mal, wenn ein Ereignis geplant, seine internen Zustandsübergang sowie seine Ausgangs Generation auszuführen. Nachrichtenlauf ist, eine Auslösenachricht, die entweder ein Eingangs- oder Ausgangsereignis entlang der zugehörigen Kupplungen, die in einer gekoppelten DEVS Modell definiert sind übertragen kann. Für weitere Informationen, kann der Leser den Simulationsalgorithmen für Atomic DEVS und Simulationsalgorithmen für den gekoppelten DEVS beziehen.

Simulation für Continuous Staatssysteme

Durch die Einführung eines Quantisierungsverfahren die eine kontinuierliche Segment als eine stückweise konstante Segment abstrahiert, kann DEVS Verhaltensweisen von kontinuierlichen, die durch Netzwerke von Differentialgleichungen beschrieben werden algebraische staatlichen Systeme zu simulieren. Diese Forschung wurde von Zeigler in 90er Jahren initiiert und viele Eigenschaften wurden von Prof. Kofman im Jahr 2000 und Dr. Nutaro geklärt. Im Jahr 2006 Prof. Cellier, die der Autor des Continuous System Modeling ist, und Prof. Kofman schrieb ein Lehrbuch, Continuous System Simulation, in der Kapitel 11 und 12 behandeln, wie DEVS simuliert kontinuierlichen Zustand Systeme. Dr. Nutaro Buch deckt die diskrete Ereignissimulation der kontinuierlichen Zustand Systeme auch.

Verification für ereignisdiskrete Systeme

Als Alternative Analyseverfahren gegen die Sampling-basierte Simulationsverfahren, eine erschöpfende Erzeugungsverhalten Ansatz hat sich im allgemeinen als Überprüfung für die Analyse von DEVS Modelle übertragen. Es ist erwiesen, dass unendliche Staaten einer bestimmten DEVS Modell können durch verhaltens isomorph endlichen Struktur abstrahiert werden, eine so genannte Erreichbarkeitsgraphen, wenn die gegebene DEVS Modell ist eine Unterklasse von DEVS wie Schedule-Erhaltung DEVS, Finite & amp; Deterministische DEVS und Finite & amp; Echtzeit-DEVS. Als Ergebnis auf der Grundlage der rechability Graphen, dead-lock und Live-lock Mahlgrad qualitative Eigenschaften werden mit SP-DEVS, FD-DEVS und FRT-DEVS entscheidbar; und Min / Max-Bearbeitungszeit Grenzen als eine quantitative Eigenschaft sind entscheidbar mit SP-DEVS so weit bis zum Jahr 2012.

Variationen von DEVS

Erweiterungen

Zahlreiche Erweiterungen des klassischen DEVS Formalismus haben in den letzten Jahrzehnten entwickelt. Unter ihnen Formalismen, die auf wechselnde Modellstrukturen zu haben, während die Simulationszeit entwickelt sich zu erlauben.

G-DEVS, Parallel DEVS, Dynamische Strukturierung DEVS, Cell-DEVS, dynDEVS, Fuzzy-DEVS, GK-DEVS, ml-DEVS, Symbolic DEVS, Real-Time DEVS, rho-DEVS

Beschränkungen

Es gibt einige Unterklassen als Anlage-Erhaltung DEVS und Finite und determinis DEVS, die benannt worden sind, um Prüfungsanalyse unterstützen bekannt. SP-DEVS und FD-DEVS, deren Ausdruckskraft sind Elektro- und Elektronikgeräten, wo E die Ausdruckskraft des Formalismus.

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