时间Petri网的可调度分析及在FMS中的应用

在实时系统中,检查任务执行的计划是否满足要求的时间约束称为可调度分析.通过把时间特性与其他行为特性分离,提出了一种以时间Petri网建模的实时系统调度分析方法.如果特定任务的执行是可调度的,则可以计算任务执行的时间跨度,否则确定出不可调度的变迁以便于调整时间约束和纠正设计错误.提出了一种通过把复杂的任务序列分解成一些子序列来进行可调度性分析的综合时序分析技术,它不仅提高了效率,也有助于关于调度的可达性问题的讨论.讨论了柔性制造系统FMS中的车间装配子系统的可调度性.     

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TCPN的协同设计过程资源约束可调度性分析

设计资源的有限性和设计活动的并发性会导致产品协同设计过程中的资源冲突.针对具有时间属性的产品协同设计过程资源约束的可调度性问题,采用时间约束Petri网理论提出一种产品协同设计过程资源约束网模型,定义了具有单一资源库所输入和多个资源库所输入的设计活动变迁的可调度性概念及其判定规则.把协同设计的资源约束可调度性划分为弱可调度和强可调度2类,通过引入变迁序列的token到达资源库所时间上下界的概念,给出了产品协同设计过程资源约束的可调度性规则及算法.最后通过一个链式输送机传动系统的协同设计资源约束模型,验证了文中方法的有效性.     

基于扩展模糊时间Petri网的故障诊断

针对故障诊断中可能出现的故障原因漏判问题,提出一种基于扩展模糊时间Petri网的故障诊断算法。该算法通过检查模糊时间戳确定故障时刻所有故障原因的状态,结合正向和逆向推理最大程度地解决故障原因漏判问题,从而确定主要、次要和其他故障原因。燃气轮机的故障诊断实例验证了该算法的有效性。     

基于时间约束Petri网的工作流可调度性分析

引入时间参数控制工作流高效执行是工作流技术研究的重要内容之一。在工作流的Petri网模型中引入时间参数，不仅可以对工作流中的活动进行时间约束，而且能建立相应的工作流时间约束Petri网模型。文中在分析该模型的时间约束和可调度性的基础上，提出了对工作流可调度性分析验证方法及其相应的算法，最后通过一个实例说明了分析验证的过程。     

基于时间约束Petri网的工作流可调度性分析

引入时间参数控制工作流高效执行是工作流技术研究的重要内容之一。在工作流的Petri网模型中引入时间参数,不仅可以对工作流中的活动进行时间约束,而且能建立相应的工作流时间约束Petri网模型。文中在分析该模型的时间约束和可调度性的基础上,提出了对工作流可调度性分析验证方法及其相应的算法,最后通过一个实例说明了分析验证的过程。     

有界Petri网的最小化化简

给出了Petri网的语言等价性概念和有界Petri网的最小化概念;证明了有限状态自动机、有界Petri网、正规文法的等价性,给出了它们之间等价转换的算法;分析了有界Petri网的化简过程,并给出了有界Petri网最小化化简的算法,为有界Petri网的自动化化简提供了方法。     

时间Petri网分析工具的实现

时间Petri网是非常适合描述实时系统的模型工具,由于时间的复杂性因素使得它的可达性分析变得非常困难。该文在分析了基于全局时间变量的时间Petri网的可达性算法的基础上,采用OOP技术,实现了一个时间petri网的分析工具。     

晶圆制造单元的Petri网建模和性能分析

晶圆制造是半导体制造过程中的一个重要环节,晶圆制造单元的性能直接影响晶圆制造的成本。为了有效地分析晶圆制造单元的动态性能,分别对加工设备存在瓶颈和搬运机器人存在瓶颈的两种情况,进行了赋时Petri网建模研究,建立了晶圆制造单元的赋时Petri网模型。在此基础上,进行了稳态生产率分析,同时用实例验证了模型的有效性和实用性。     

一种基于扩展时间Petri网的工作流时间性能评价方法

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,然后建立了工作流网的扩展时间模型,在可达图的基础上提出了简单路径图和可变换子网的概念,利用保持网响应时间和分配概率不变的网变换方法对扩展时间工作流网进行化简,给出了找出可变换子网的算法和计算工作流模型时间性能指标的方法．     

TCPN的组合可调度分析

时间约束Petri网(Timing Constraints Petri nets,简称TCPNs)是一类重要的时间Petri网系统.针对TCPNs中变迁可调度原始语义的不足,本文对相关定义重新定义,丰富并完善了TPCNs理论.本文首先给出了新的针对单个变迁或变迁序列的可调度分析策略.如果一个特定的变迁序列是可调度的,则相应的活动序列也同样可以顺利地完成自身的执行;否则,不可调度的变迁需要调整自己的时间约束;然后提出了组合式的可调度分析策略以分析复杂变迁序列,最后提出时序一致性的概念.     

Scheduling Dual-Arm Cluster Tools With Multiple Wafer Types and Residency Time Constraints

Accompanying the unceasing progress of integrated circuit manufacturing technology, the mainstream production mode of current semiconductor wafer fabrication is featured with multi-variety, small batch, and individual customization, which poses a huge challenge to the scheduling of cluster tools with single-wafer-type fabrication. Concurrent processing multiple wafer types in cluster tools, as a novel production pattern, has drawn increasing attention from industry to academia, whereas the corresponding research remains insufficient. This paper investigates the scheduling problems of dual-arm cluster tools with multiple wafer types and residency time constraints. To pursue an easy-to-implement cyclic operation under diverse flow patterns,we develop a novel robot activity strategy called multiplex swap sequence. In the light of the virtual module technology, the workloads that stem from bottleneck process steps and asymmetrical process configuration are balanced satisfactorily. Moreover, several sufficient and necessary conditions with closed-form expressions are obtained for checking the system's schedulability. Finally, efficient algorithms with polynomial complexity are developed to find the periodic scheduling, and its practicability and availability are demonstrated by the offered illustrative examples.     

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.     

Diagnosis of DES With Petri Net Models

The diagnosis of discrete event systems is strongly related to events estimation. This paper focuses on faulty behaviors modeled with ordinary Petri nets with some "fault" transitions. Partial but unbiased measurement of the places marking variation is used in order to estimate the firing sequences. The main contribution is to decide which sets of places must be observed for the exact estimation of some given firing sequences. Minimal diagnosers are defined that detect and isolate the firing of fault transitions immediately. Causality relationships and directed paths are also investigated to characterize the influence and dependence areas of the fault transitions. Delayed diagnosers are obtained as a consequence. Note to Practitioners-Structural tools are provided for the analysis of models used in the context of fault detection and isolation for discrete event systems. The systems that are concerned are either manufacturing processes, batch processes, digital devices, or communication protocols with single or multiple failures. Methods are proposed to decide, in a systematic way, if the considered failures can be detected and isolated according to the existing sensors. The obtained results can also be used by designers for sensor selection     

基于EFPN的模糊离散事件系统可诊断性分析

针对模糊有限自动机及模糊Petri网在模糊离散事件系统(Fuzzy Discrete Event System,FDES)行为建模中的不足,提出一种扩展模糊Petri网(Extended Fuzzy Petri Net,EFPN),并基于EFPN构造了FDES行为模型及系统故障诊断器。EFPN以一种新的事件模型为基础对FDES的系统行为进行建模,并根据事件触发矩阵计算下一系统状态中各分量的可能性分布。与模糊有限自动机及模糊Petri网的对比分析表明,在描述FDES模糊事件时,对于同步距离为0的一组事件所造成的影响,EFPN的表达能力强于经典模糊Petri网;在对含有多个状态分量的FDES建模时,EFPN模型的规模远小于模糊有限自动机。在基于EFPN构造的系统行为模型中,运用可达状态标识图分析系统状态集,可有效地构造FDES的故障诊断器,并可据此进行系统可诊断性分析。     

柔性制造系统的时间Petri网建模与分析

时间Petri网是描述和验证实时系统最常用的形式模型之一。建立基于时间 Petri网的典型柔性制造系统模型,利用状态类分析方法,定量计算所有可行调度及其执行时间,进而获得最优调度,为复杂柔性制造系统的建模与调度提供有效的模型支持。     

时间约束Petri网的可调度性分析研究

1 引言时间约束Petri网(Timing Constraint PetriNets,TCPN’s)是具有广义时间约束的Petri网,它综合了时间Petri网)(Time Petri Nets)和赋时Petri网(Timed Petri Nets)的共同特点,具有经典Petri网的理论基础和额外的时间约束能力。在实时系统建模中,它可对其它与时间有关的Petri网所不能描述的冲突结构进行建模和分析。TCPN’s使用弱触发规则,即:使能的变迁可触发也可不触发,完全由调度者决     

时间Petri网模拟能力的研究

模型的模拟能力一直是系统建模方面的一个重要研究课题。本文先用一个直观的“零检验”例子说明时间Petri网的模拟能力比传统Petri网要强,并首次证明了时间Petri网与计算科学的最高模型——图灵机有相等的模拟能力;最后给出了另外一种含时间因素的时延Petri网向时间Petri网的转换方法,这说明了时间Petri网虽然形式上较为简单,但其模拟能力却并不比其它含时间因素的Petri网逊色,同时为时延Petri网的研究提供了另外一种有效方法。     

基于扩展混成Petri网的CPS无人车系统建模与分析

信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)是一个集计算系统、通信系统、感知系统、控制系统和物理系统于一体的复杂系统,其行为是一种由离散计算过程与连续物理过程深度融合并紧密交互的混成行为。针对这种特性,采用混成Petri网对CPS建模,并在此基础上添加时间约束,即对离散变迁关联一个延迟时间,对连续变迁关联一个激发速率函数,同时引入抑止弧和测试弧的概念以提高Petri网的表达能力,由此提出一种新的模型——扩展混成Petri网模型。然后,对CPS应用中无人驾驶车辆系统的躲避障碍物场景进行建模,将建立的模型按照一定的规则转化为与之对应的Simulink模型,并通过Matlab仿真对系统行为及属性进行分析。     

基于优先级时间Petri网的实时嵌入式多核系统分析

已有的基于点区间优先级时间Petri网分析实时嵌入式多核系统的工作, 存在以下不足: (1)点区间优先级时间Petri网只考虑每个任务的执行时间是一个固定值的情况, 而更多的实际应用中每个任务的执行时间是在一个区间范围内, 因此不能模拟这些应用; (2)没有实现从任务依赖图到点区间优先级时间Petri网的自动转化, 不便于工程设计人员使用; (3)没有考虑任务间互斥访问共享变量的情况. 为此, 定义了优先级时间Petri网(Pri-TPN)以弥补第1个不足; 定义带有资源分配与优先级的任务依赖图(TDG-RAP)以弥补第3个不足; 给出从TDG-RAP到Pri-TPN的转化规则与算法以弥补第2个不足, 以及基于Pri-TPN分析任务最坏执行时间与系统死锁的算法; 开发工具软件, 方便工程设计人员使用.