基于一致分布的时间Petri网模型

时间Petri网的现有分析理论主要关注基于区间端点的计算和推理,缺乏对实施区间内不确定性的定量描述,不利于时间Petri网进行系统性能评价和动态模拟实现.为了解决这一问题,提出基于一致分布的时间Petri网模型.首先给出变迁实施概率和变迁序列实施概率的计算方法;然后引入概率条件到状态类,用于构造时间Petri网的概率可达类树;最后给出动态模拟实验,检验理论方法的正确性.     

一个组织间松散耦合跨组织工作流的仿真模型

为了解决松散耦合跨组织工作流的仿真建模问题,以染色Petri网为理论基础,将颜色集、染色函数、资源库所、等待库所、忙库所、开始变迁、结束变迁、角色、组织、时间函数、资源函数和变迁函数引入到IOWF(inter-organizational workflow),提出了染色多维跨组织工作流网CMD/IOWF(colored multi-dimension/IOWF).基于CMD/IOWF,讨论了组织间松散耦合跨组织工作流中多个不同项目工作流实例通过资源共享和活动同步相互耦合以及与仿真相关的资源约束和时间的建模问题.通过定义输入/输出、状态、事件、时间推进函数和状态转移函数,给出了一个组织间松散耦合的多个跨组织工作流的仿真模型.基于该模型的仿真分析可以求解组织间松散耦合跨组织工作流的关键性能指标,包括:对应项目工作流实例的平均执行时间、平均执行成本及其关于组织的分布,各项目的资源利用率.最后,以一个实例验证了提出模型的有效性.     

一种扩展了价格信息的时间Petri网

性能和成本分析是业务流程建模的主要目的,扩展了时间信息的Petri网能够有效地进行性能分析,但是对成本分析却无能为力.提出一种扩展了价格信息的时间Petri网--价格时间Petri网.首先为时间变迁扩展价格参数,并使用价格时间变迁系统给出价格时间Petri网的语义;然后提出计价状态类的概念,并证明为状态类扩展累积成本的合理性和完备性;进而给出一种算法来证明有界价格时间Petri网的最小成本可达问题是可判定的;最后给出一个应用例子并得出结论:为时间Petri网扩展价格信息并将其应用于业务流程管理领域是可行的.     

基于Time Petri Nets的实时系统资源冲突检测

Time Petri Nets在实时系统的建模和性能分析中得到广泛应用,而冲突是Petri网及其扩展模型的重要行为,解决冲突是正确分析模型动态行为的关键.目前随机Petri网、混合Petri网和区间速率连续Petri网的冲突检测方法由于没有考虑到时间约束因此无法在TPN网中使用.时间约束的引入使得Time Petri Nets模型的使能和触发语义比Petri网模型的语义复杂,冲突检测变得更加困难.为了计算冲突发生的时间和概率,首先根据时间约束,给出了变迁持续使能时延迟区间的计算方法,并证明了该方法的合理性和完备性;然后在此基础上定义并证明了Time Petri Nets模型中不冲突的检测方法;并提出了Time Petri Nets模型的冲突检测方法,给出了冲突时间区间和变迁实施概率的计算方法;最后通过实例验证说明了该方法的正确性和有效性.     

基于Petri网的事件协调控制方法研究

事件的协调控制是离散事件系统中一项重要的研究内容,同时包含资源约束和事件约束的混杂约束更是系统设计的难点问题。以DES系统的加权Petri网模型为基础,以DES中变迁库所混杂约束的转换问题为研究对象,将事件协调约束转换为Petri网系统的结构约束,使得库所变迁混合约束问题转化为单一的库所约束问题。首先,提出基于Petri网的事件协调控制方法的设计算法,通过研究变迁约束转换为库所约束的规则与方法,将DES变迁库所混杂约束问题转换为单一的库所约束问题,从库所约束的角度来分析事件协调控制。其次,在3种不同系数约束的变迁≤约束表达式下,利用Petri网结构的特性,将变迁间的协调控制约束转换为系统的库所≤约束,并给出具体的算法步骤。最后,给出基于Petri网的事件协调控制方法的技术难点,剖析进一步分析和研究的主要问题。     

基于Petri网的业务流程成本分析方法

Petri网是一个功能强大的建模工具,已广泛应用于业务流程的建模与分析,但是原型Petri网对业务流程的成本分析却无能为力.首先介绍原型Petri网的定义,然后针对实际业务流程建模中成本预算分析的需要,对原型Petri网扩展价格因素,定义了价格Petri网及其变迁触发规则,而后定义了计价状态空间的概念,并给出计价状态可达空间的构造算法,最后通过一个例子说明价格Petri网可以有效地对业务流程进行成本分析.     

基于Petri网的网格系统形式定义

Petri网有严格的数学定义,具有描述分布式通信计算系统的能力.通过分析网格系统的特点,高度抽象网格系统概念,基于Petri网原理,构造网格系统的库所和变迁,用有色Petri网系统给出网格系统的形式化定叉,并对相关概念进行了讨论.     

基于PTCPN的网构软件建模与分析

时间Petri网能够对网构软件的性能进行分析,但是无法对网构软件的可变代价进行分析.为了进一步满足对网构软件所具有的柔性建模以及可变代价分析的需求,提出一种代价时间有色Petri网模型(price time colored Petri net,简称PTCPN).该模型对时间Petri网进行了可变代价和颜色信息的扩展,并使用代价时间变迁系统定义了PTCPN的语义;定义了PTCPN的累积代价状态类,并证明了累积代价状态类的合理性和完备性;给出了基于PTCPN的多Agent网构软件建模及分析方法.最后,通过实例分析说明应用PCTPN对网构软件进行形式化建模及分析是可行的.     

基于知识Petri网和归结规则的推理方法

本文提出了一种基于知识Petri网和归结规则的推理方法.通过知识Petri网描述命题逻辑知识库,将归结规则映射到知识Petri网上,根据库所和变迁的连接关系,定义了知识Petri网中的归结结构.利用归结结构,给出了基于知识Petri网的归结推理算法和扩展知识库的推理算法,并利用Wumpus实例验证了推理算法.该推理方法是可靠且完备的,能够利用知识Petri网的网络结构降低计算复杂性.     

一类离散事件系统的监控器综合

前向无同步前向无冲突网是每个变迁有且只有一个输入库所并且每个库所最多有一个输入变迁的受限Petri网.针对不可控影响子网为前向无同步前向无冲突网的广义互斥约束,显式地给出了最大允许控制策略的计算方法.并用一个例子给予了说明.     

描述CPS物理实体的时空Petri网模型

时间Petri网在经典Petri网的基础上引入了时间因素,不仅能分析逻辑层次的系统性能,还能分析时间层次的系统性能,然而包含空间因素的信息物理融合系统(cyber-physical system,CPS)的产生需要对时间Petri网进行拓展。CPS集成计算系统和物理系统,不仅能够实时感知物理环境信息,并且能够通过物理实体改变物理环境。对CPS的物理层面特点进行了深入分析,研究了CPS物理实体的属性及其位置变迁过程,提出了一种CPS物理实体的形式化建模方法。在时间Petri网的基础上引入了空间因素,构造了时空Petri网模型,使其不仅能够描述物理实体逻辑及时间层次的行为,并且能够描述物理实体位置变迁所引起的状态变化。最后以机器人控制系统为例,进一步阐述了时空Petri网模型的有效性。     

基于时间Petri网的AADL模型

随着嵌入式系统设计日益复杂,对系统的描述也提出了越来越高的要求,特别是实时性能。因此如何描述实时性能逐渐受到重视。在嵌入式系统中,线程的时间属性影响着系统的实时性,因此在设计早期利用AADL描述线程,但是AADL只是一种半形式化的语言,不够精确,并可能产生二义性。因此,把AADL模型转化为时间Pe砸网,但是时间Petri网不能很好地表示AADL的时间属性。故在研究AADL模型的时间属性的基础上,针对时间Petri考虑区域值延时与固定延时,并把固定延时当作区域值时延的一种特殊情况。最后给出针对AADL模型转化为时间Petri网的相应规则。     

Performance Evaluation of Petri nets Centralized Implementation. The Execution Time Controller

The reaction time of a controller is a fundamental matter in discrete event control systems. Petri nets are extensively used in this field. The controller reads the inputs, executes the control Petri net and writes the output in a cyclic manner. The reaction time of this controller depends on the Petri net structure, on the events sequence and on the algorithm that executes the net. In this paper we present a performance evaluation of interpreted and centralized implementation techniques for ordinary Petri nets. Four techniques have been analyzed: brute force, enabled transitions, static representing places and dynamic representing places. The analysis has been carried out over a Petri net library composed of well know models which can be scaled using a parameter. The analysis of the results shows that the performance of the algorithms depends on the Petri net behavior (concurrency vs. effective conflicts).With the objective of minimizing the reaction time, we decided to design a Supervisor controller, which we have called execution time controller (ETC). The aim of the ETC is to determine in real time which algorithm executes the Petri net fastest and to change the execution algorithm when necessary. One possible application of the technique is the minimization of execution time of the programmable logic controllers programs developed in sequential function chart (SFC).     

POC net,a subclass of Petri nets,and its application to timed Petri nets

Liveness is one of the most important properties of the Petri net analysis. This property is concerned with a capability for firing of transitions. On the other hand, place-liveness is another notion related to liveness, which is concerned with a capability for having tokens in places. Concerning these liveness and place-liveness problems, this paper suggests a new subclass of Petri net, ‘POC nets’, as a superclass of AC nets and DC nets. For this subclass, the equivalence between liveness and place-liveness is shown and a sufficient condition for liveness for this POC net is derived. Then the results are extended to liveness problem of timed Petri nets which have transitions with finite firing durations and the earliest firing rule. Although liveness of a (non-timed) Petri net is neither necessary nor sufficient condition for liveness of a timed Petri net, it is shown that liveness is preserved if the net has POC structure. Furthermore, it is pointed out that if a POC net satisfies some additional condition, Petri net liveness is equivalent to timed Petri net liveness. Finally, it is shown that liveness of timed POC nets with TC structure and the earliest firing rule is decidable with deterministic polynomial time complexity.     

非交互式Petri网可覆盖性验证的高效实现

近年来,基于Petri网可覆盖性的验证技术已经成功地应用于并发程序的验证与分析中.然而,由于Petri网的可覆盖性问题复杂度太高,这类技术在应用时有较大的局限性,对于输入规模较大的问题常常会出现超时的情况.而Petri网的一个子系统——非交互式Petri网,其可覆盖性和可达性复杂性均是NP完备的,同时表达力又可以作为某类并发程序的验证模型.设计并实现了可以高效验证非交互式Petri网可覆盖性的工具CFPCV.采用基于约束的方法,从模型中提取约束,并使用Z3 SMT求解器对约束进行求解,同时,通过子网可标记方法对候选解进行验证,从而保证每组解都是正确解.通过实验分析了该工具的成功率、迭代次数以及运行效率,发现该算法不仅验证成功率高,而且性能非常优异.     

S-网的进程表达式及求取方法研究

Petri网的进程是用于系统行为和状态描述的有效工具，但是通常很难给出结构复杂Petri网进程的全部描述。本文考察结构简单的S-N的进程行为，给出各种类型的S-N的进程表达式的描述方法，为结构复杂Petri网系统的进程描述提供借鉴和帮助。     

基于时间Petri网优化设计单杂质间歇过程用水网络

近20年来,间歇过程用水网络的研究得到了人们的广泛关注,并取得了一定的发展。以往对间歇过程的水网络集成研究多采用图解法和数学规划法,图解法无法解决与水质、水量无关的目标或约束,数学规划法计算复杂且较难确定最优解。Petri网具有直观的图形表现能力和严密的数学基础,并且具有强有力的分析技术与手段,非常适合于系统的描述和分析。同时时间Petri网是在Petri网的基础上加入时间因素,可用来建立间歇系统的动态模型。故针对半连续间歇化工过程的单杂质用水网络,本文提出了基于时间Petri网建模的方法,分别对有中间储罐和无中间储罐间歇用水网络进行了研究,首先采用水级联分析法构建了夹点分析通用模型,能够快速准确地确定用水过程的水夹点位置和最小新鲜水需求量。然后根据Petri网的逻辑表述能力、动态传播特性、自主学习机制以及水网络设计原则、水网络综合基本原则和水源匹配规则建立了水网络综合Petri网通用模型,对有中间储罐的情况还确定了中间储罐的位置、数量与容量,实现了单杂质间歇过程用水网络的优化设计。最后对文献中实例进行了研究,得到的夹点位置、新鲜水用量以及用水网络与文献中一致,表明提出的方法是可行和有效的。该方法模型简单、直观,避免了水级联表格的繁复计算,拓展了Petri网在过程领域的应用。