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.     

时间Petri网等效变换的工作流评价

时间性能分析是工作流模型分析和评价的重要方面.首先介绍了业务过程的一般Petri网模型,然后引入时间Petri网建立工作流网的时间约束模型.提出了保持网时间约束特性不变的网变换规则和时间性能计算方法,对工作流网进行化简及时间性能计算,并给出了相应的算法.最后通过一个实例说明本方法的应用过程.     

基于DTPN的时间Petri网的组件级化简规则

时间Petrl网(TPNs)是实时系统时间特性常用的描述和验证的Petri网模型.组件级化简方法是TPN模型常用的分析方法,在保持外部可观察时间特性的前提下,将组件TPN模型化简成一个很简单的TPN模型.然而它却失去了组件内部的性质,如冲突和并发等性质.文中引人延迟时间Petri网(DTPN),通过组件TPN模型向DTPN模型转化,使化简后模型既保持外部可观察时间特性,又保持组件内部的冲突和并发等性质.为了分析化简后的DTPN模型,文中还提出了一种新的DT-PN调度分析方法.最后通过对一个C2系统的组件TPN模型的分析实例,验证该方法的有效性.     

基于混合自动机的随机噪声电路动态特性分析

在集成电路非线性随机噪声的分析中应用Petri网技术,需要对原有的Petri网从定义和变迁发射规则方面等进行统计特性与连续特性的拓展研究和补充.并且基于噪声的随机非线性特性分析目的需求,拓展了传统的Petri网,提出了混合随机Petri网(Hybrid Statistical Petri Net,HSPN)模型分析方法.通过分析非线性电路的混合自动机模型,增加Petri网随机参数变迁描述能力,针对电路噪声特点,确定适合HSPN的随机动态特性分析模型.通过实例电路说明验证HSPN的建模方法,并与SPICE仿真软件进行比较,验证了该方法的精度和可行性.     

基于Time Petri Net的实时系统冲撞检测与消解

time Petri net(TPN)在实时控制系统的建模中得到广泛应用,而冲撞是Petri网及其扩展模型的重要行为,解决冲撞是正确分析模型动态行为的关键.由于引入时间约束,使得TPN模型的使能和触发语义比Petri网模型的语义复杂,冲撞的检测及消解变得更加困难.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,并证明了该方法的正确性;然后在此基础上定义并证明了TPN模型中冲撞的检测方法;给出了冲撞时间区间及修改时间约束的冲撞消解方法;最后通过实例验证说明了该方法的有效性和正确性.     

基于随机Petri网的集束装备模型及马尔可夫链分析

为了分析集束装备的性能,采用随机Petri网建模方法描述装备串行加工过程.采用自底向上方式,首先建立集束装备各组成模块的基本模型,然后根据实际的加工过程构造出整个装备的随机Petri网模型.给出了模型的马尔可夫链分析过程,进一步推导出装备的吞吐率和加工腔体的利用率.结果表明,该模型不仅可以表现集束装备的并发性,而且能表示出设备操作时间的随机性.该方法能够有效地描述和分析集束装备的加工过程.     

随机Petri网可视化软件的设计与实现

针对随机Petri网建模设计与分析的复杂性问题,通过面向对象方法在VisualC++环境下利用MFC开发了可视化的随机Petri网建模和分析工具SPNSim。利用广度优先思想,设计了可达图的生成算法,给出了随机Petri网模型的编辑器,用户可以直观方便地进行随机Petri网编辑,同时还能进行模型分析,得到可达图、稳态概率等随机Petri网特性和系统性能指标。通过对一个实例的建模与分析,结果验证了软件工具SPNSim的正确性和可用性。     

装配可靠性的模糊广义随机Petri网建模与分析

针对一般广义随机Petri网模型精度低的问题,将模糊数引入到广义随机Petri网,提出模糊广义随机Petri网的概念.结合模糊数包含信息多的优点,利用模糊广义随机Petri网对装配过程进行建模,通过同构的Markov链对模型进行定量分析.用模糊广义随机Petri网模型计算得到的装配可靠度与一般广义随机Petri网模型的装配可靠度进行分析比较,结果表明了模糊广义随机Petri网模型的精度更高.以数控磨床砂轮架为例,证明了上述方法的有效性.     

基于Petri网的交叉口建模与信号控制研究

针对城市交通系统特性,建立了反映交通流动态属性的赋时连续Petri网模型和交叉口信号控制的离散时延Petri网模型.设计专门的Petri网模型控制每个相位的红灯时间,一旦等待时间达到最长允许红灯时间,该相位信号灯强制转为绿灯,可避免相位红灯时间过长导致的驾驶员违规问题.为优化交叉口绿灯时间,根据单个因素的隶属度,通过模糊Petri网按照模糊规则综合确定当前相位绿灯延长时间.仿真结果表明,该方案对单一交叉口实现了较有效的控制.     

基于形式化方法的网络业务流Petri网模型的仿真分析

针对自相似业务流的影响,给出具有自相似特性的网络业务流传输过程的随机Petri网模型,使用Petri网分别建立了无限缓冲区的IP层网络模型和有限缓冲区的以太网模型,采用一种马尔可夫随机Petri网的方法对模型进行分析,然后通过实例证明了网络中确实存在着自相似现象,最后利用随机Petri网性能分析工具SPNP对所建立的模型进行了模拟和验证,研究了网络业务流的自相似特性对网络性能的影响.提出的模型在一定程度上能够很好地拟合不同网络的流量特性,为网络构建、网络特性分析和网络性能评估提供了重要的理论基础.     

基于Petri网的工作流过程模型及资源分布分析

针对工作流系统的特点对时延Petri网模型进行扩展,提出了一种新的工作流建模方法,即扩展时延Petri网。给出了扩展时延Petri网的定义,并用该方法分析了工作流四种基本模型;给出了利用排队论和随机Petri网理论计算工作流模型时间性能指标的新方法,用这种方法可求得与实例到达率相关的工作流模型平均完成时间。最后应用上述方法讨论了工作流资源分布的几种模式,并与模拟结果加以对比,计算结果的最大误差在3%左右,说明基于扩展时延Petri网的方法是分析工作流系统时间性能的有效方法。     

基于正态Petri网的模型参数识别研究

时间因素在对实时系统的分析中占据着重要的位置。随着时间因素在Petri网应用分析中的地位越发重要,各种与时间相关的Petri网模型相继被提出。文中结合动态实时系统的运行特征,设计了一种变迁点火时间服从正态分布的随机Petri网模型,并基于对系统行为的统计分析,提出了一种用于对变迁时间参数进行识别的数值算法。以一种随机制造单元为例,建立正态随机Petri网模型,并运用参数识别算法确定变迁时间参数。仿真结果符合系统的实际运行结果,证明了该方法的有效性。     

基于价格随机Petri网的服务协同建模与分析

针对一个企业不仅重视系统性能,也重视系统成本的问题,提出了价格随机Petri网,用于系统的价格和性能分析。价格随机Petri网既具有随机Petri网在性能分析方面的优势,又能计算系统的成本,对系统的建立和改进具有宏观指导作用。基于价格随机Petri网对服务协同典型模型提出了等价化简方法,并进行了相应的证明,此方法在一定程度上提高了系统分析的效率。     

基于时间Petri网的并行测试任务调度

并行测试拥有减少测试时间和降低测试成本的强大优势,正成为研究热点之一;首先介绍了并行测试的基本概念,针对在并行测试系统中由于多任务并行调度,可能引起的资源冲突问题,提出一种基于时间Petri网的并行测试任务调度建模方法;通过搜索Pe-tri网模型的可达树,寻找不同的变迁发生序列;比较不同序列的完成时间,得到完成所有测试任务需要时间最短的并行任务调度序列;最后,在该模型下,对一个实例进行了仿真分析;试验结果表明,该模型适于描述该类型系统的任务调度过程。     

基于Agent的机坪运行服务SPN建模与仿真

针对机场停机坪服务车辆运行行为的随机性问题,分析服务车辆Agent的结构,采用面除Agent的随机Petri网技术,建立机坪服务车辆Agent运行行为模型,给出服务车辆运行服务平均时间的优化方法。通过CPN tools进行仿真验证,结果显示该模型能够优化服务车辆Agent的平均服务运行时间。     

分布式功能块控制应用的性能分析

IEC61499功能块逐渐被工业采纳。本文针对分布式功能块控制应用（DFBCA）缺乏性能分析方法的情况，提出了一种基于随机Petri网的DFBCA性能分析方法。该方法以DFBCA的运行状态为着手点，利用Petri网易于表示系统中可能发生的各种状态变化及其关系的特点，将DFBCA转换为随机Petri网模型。再利用随机Petri网模型与马尔可夫链（MC）同构的特征，将随机Petri网模型转换为MC。得到的MC为DFBCA的性能分析提供了数学基础。最后基于MC的状态转移矩阵和稳态概率，对在每个状态中的驻留时间、变迁的利用率、变迁的标记流速、子系统延时时间等性能指标进行了分析。通过具体的示例说明了这种性能分析方法的可行性。     

随机Petri网模型到马尔可夫链的转换规则与实现

随机Petri网是一种系统设计和分析工具,它可以对系统进行定性分析和定量分析。为了有效利用随机Petri网进行性能的定量分析,根据随机Petri网模型转换为马尔可夫链的算法,总结并实现了它们之间的转换规则。该转换规则在变迁实施的过程中引入演变规则和合并规则,将随机Petri网模型转换为马尔可夫链。可以利用产生的马尔可夫链对随机Petri网模型的多项性能指标进行定量分析。实验结果表明,转换规则是正确、可行的。     

基于广义随机Petri网的网格调度模型

针对网格资源调度中负载不均衡问题,在基于QoS且具有容错性的任务调度算法基础上提出一种基于任务优先级的QoS约束参数的调度策略。采用广义随机Petri网建立网格调度模型,增加Petri网的抑制弧功能,实现优先调度策略。结果证明了该策略优先运行紧迫任务,并且其运行任务时间和费用的综合代价较小。     

Performance evaluation of real-time decision-making architectures for computer-integrated manufacturing systems

A general method is proposed for the performance evaluation of a decision-making architecture for computer-integrated manufacturing systems. A decision-making architecture broadens the concept of a control architecture by integrating control, communication and database functions. A modular modeling methodology is developed that captures these features and is applicable to an arbitrary computer-integrated manufacturing architecture. The model is based on generalized stochastic Petri nets and leads to a quantitative evaluation of such performance measures as response time, average utilization of a particular system component, average queue length, etc. The net result is a design tool that can be used to make tradeoffs among the system parameters.

The proposed technique is demonstrated using several real-time decision-making architectures. Several general conclusions are drawn from this investigation. Finally, a Petri net model reduction method is presented for this problem and used to compare the original performance evaluation results with those obtained from the simplified models.     

时间Petri网的随机模拟

模拟是Peri网进行系统分析的常用方法之一。由于时间Petri网采用时间区间来描述变迁实施的时间范围,因此变迁的实施时间点在区间内是不确定的。提出了时间Petri网的随机模拟方法。该方法在变迁开始使能时,根据某种随机分布确定实施区间内的实施时间点;然后基于模拟仿真的实验数据,运用统计分析方法及算法,构造时间Petri网状态类树,计算变迁实施区间及实施概率,为时间Petri网的系统模拟提供了一种新的探索途径。