Предельные вероятности состояний.
Пусть имеется техническая система с дискретными состояниями, в которой протекают марковские случайные процессы с непрерывным временем. Предположим, что все интенсивности потоков событий, переводящие систему из состояния в состояние постоянны, т.е. все потоки событий –– простейшие (стационарные пуассоновские).
Сформулируем следующую задачу: что будет происходить с системой при стремлении t ® ¥ ? Если функции Pi(t) будут стремиться к каким-либо пределам, то будем их называть предельными вероятностями состояний.
Можно доказать следующее общее положение.
Если число состояний системы конечно и из каждого состояния за конечное число шагов можно перейти в любое другое (замкнутая система, рис.2.8а), то предельные вероятности состояний существуют и они не зависят ни от времени, ни от начального состояния системы.
При этом, естественно, сохраняется условие:
(2.85)
Рис. 2.7.8 а) –– граф замкнутой системы
Рис. 2.7.8 б) –– граф разомкнутой системы
Таким образом, при t ® ¥ в системе устанавливается некоторый предельный стационарный режим, который состоит в том, что система случайным образом меняет свои состояния, но вероятность каждого из них уже не зависит от времени: каждое из состояний реализуется с некоторой постоянной вероятностью Pi.
При этом предельная вероятность Pi представляет собой среднее относительное время пребывания системы в данном i-м состоянии, т.е. после перехода системы в установившийся режим работы она будет находиться в состоянии Si в течение времени, пропорциональном Pi.
Например, если система имеет состояния S0, S1, S2 и предельные вероятности равны 0.4, 0.1, 0.5, то после перехода в установившийся режим 40% времени система будет находиться в состоянии S0, 10% –– в состоянии S1 и 50% –– в состоянии S2.
Для вычисления предельных вероятностей в системе дифференциальных уравнений Колмогорова необходимо левые части уравнений положить равными нулю (как производные от постоянных, поскольку теперь вероятности состояний не зависят от времени). Тогда исходная система дифференциальных уравнений трансформируется в систему линейных алгебраических уравнений, решение которых совместно с (2.85) дает возможность определить предельные вероятности Pi.
Размеченный граф замкнутой системы имеет следующий вид.
Рис. 2.7.9. Размеченный граф замкнутой системы.
Система дифференциальных уравнений Колмогорова:
(2.86)
Соответствующая линейная система алгебраических уравнений:
(2.87)
Решением этой системы будут значения предельных вероятностей:
(2.88)
Дата добавления: 2015-05-26; просмотров: 1660;