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.     

基于模糊时间知识推理的实时系统冲突研究

定义一类模糊时间Petri网用于模拟受时间约束的实时系统行为,通过对模糊时间区间的知识推理,研究实时系统中带时间因素的冲突问题和时间-空间的冲撞问题,将时间约束和冲撞发生的概率用于冲突消解。实例分析表明,相对于已有冲突分析和消解方法,该方法同时考虑了带有不确定性时间的系统冲突和冲撞行为,可以更好地模拟和分析现实中的实时系统。     

ICPN的时间自动机构造方法

为克服Petri网行为演变分析技术的局限性,利用时间自动机技术分析区间速率连续Petri网(ICPN)特性。根据区间速率连续Petri网模型语义提出基于冲突消解的区间速率连续Petri网状态演变图构造算法,给出状态演变图的时间自动机构造方法。对某化工生产过程的分析表明了该方法的必要性和有效性。     

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.     

混合语义时间Petri网的特征条件及时间性质

针对时间Petri网现有强、弱语义模型在调度分析上存在的缺陷以及凝练调度一致性问题和调度时限性问题,提出混合语义模型解决方案,并给出混合语义模型的特征条件,比较混合语义模型与强、弱语义模型的时间互模拟能力,证明混合语义模型的正确性和时间行为的不可替代性。     

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.     

区间速率连续Petri网的有效冲突及其消解

有效冲突是Petri网及其扩展模型的重要行为。本文讨论了区间速率连续Petri网模型的有效冲突问题。通过划分区间速率连续Petri网的标识等价类,提出了区间速率连续Petri网在任意标识下的瞬时引发速率的有效求解方法,并提出了区间速率连续Petri网最大瞬时引发速率有效冲突的判定及消解方法。最后给出相应的分析例子。     

时间Petri网保持活性、有界性的两个充要条件

活性和有界性是Petri网最重要的性质，对于传统Petri网的这些性质，国内外学者作过大量的研究工作，并且得到了不少成果，而对含时间因素的Petri网的这些相应性质国内外研究得很少。本文首先介绍了时间Petri网TPN的若干基本定义，然后说明了时间Petri网TPN的活性、有界性和对应传统Petri网的相应性质并无关系，接着给出了时间Petri网保持活性、有界性的时间区间上的两个充分强要条件。为利用传统Petri网的性质判定结果来判定时间Petri网的相应性质提供了可能性。     

基于TPN的协同设计过程时间推理及仿真

针对协同设计的时间复杂性,给出了基于时间Petri 网(time Petri net,TPN)的协同设计过程模型的形式化定义,并给出了协同设计过程TPN模型的几种基本关系模型的等价约简及时间推理规则.在此基础上,利用Delphi开发了一个仿真系统,系统中可以建立协同设计过程的TPN模型;通过输入各设计活动的时间参数,可以快速地自动推出整个过程完成的最早时间、最迟时间.最后,以链式输送机驱动装置的协同设计过程为例,建立TPN模型进行了时间推理和仿真实验.实验结果为协同设计时间安排提供了参考依据.     

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.     

Real time scheduling of Workflow Management Systems based on a p-time Petri net model with hybrid resources

The objective of this work is to propose an approach based on a p-time Petri net model with hybrid resources to solve the real time scheduling problem of Workflow Management Systems. The proposed approach uses an activity diagram to show the main activities of the system and the different routings of the Workflow Process. Based on the activity diagram, the corresponding p-time Petri net model is produced by assigning a time interval to every Workflow activity. Hybrid resource (discrete + continuous) allocation mechanisms are modeled by an hybrid Petri net with discrete transitions in order to represent the different kinds of resources (equipment and human resources) in a more realistic way. Time constraint propagation mechanisms are presented and a token player algorithm is applied to the Petri net model in order to obtain an acceptable scenario corresponding to a specific sequence of activities which respects the time constraints. The approach is illustrated through an example of “Handle Complaint Process”.     

Petri net supervisors for DES with uncontrollable and unobservabletransitions

A supervisor synthesis technique for Petri net plants with uncontrollable and unobservable transitions, that enforces the conjunction of a set of linear inequalities on the reachable markings of the plant, is presented. The approach is based on the concept of Petri net place invariants. Each step of the procedure is illustrated through a running example involving the supervision of a robotic assembly cell. The controller is described by an auxiliary Petri net connected to the plant's transitions, providing a unified Petri net model of the closed-loop system. The synthesis technique is based on the concept of admissible constraints. Procedures are given for identifying all admissible linear constraints for a plant with uncontrollable and unobservable transitions, as well as methods for transforming inadmissible constraints into admissible ones. A technique is described for creating a modified Petri net controller that enforces the union of all of these control laws. The method is practical and computationally inexpensive in terms of size, design time, and implementation complexity     

Design and fault diagnosis of Petri net controllers for Petri nets with uncontrollable and unobservable transitions

This paper presents a methodology for diagnosing faults of controllers which are modeled by Petri nets with uncontrollable and unobservable transitions. The inadmissible constraints with uncontrollable and unobservable transitions are transformed into admissible conditions in this method. And we can design controllers easily using reduction technique. In order to provide tolerance against faults in controllers, we embed the given Petri net controller into a larger Petri net controller that retains the functionality of original controllers, and encode the large Petri net controller. Separate redundant Petri net controllers using additional places, connections and tokens to impose invariant conditions allow the systematic detection and identification of faults via Hamming code. The proposed method is attractive because it can check faults (place faults, transition faults or mixed faults) easily. A manufacturing cell is taken as an example to illustrate the approach.     

利用时间约束Petri网进行项目绩效分析

时间Petri网(Time Petri Net)以及时延Petri网(Timed Petri Net)通过将时间约束引入到变迁中,广泛运用于任务调度以及性能分析,但是对于项目绩效分析所要求的关键路径、最短工期、成本分析等问题却无法有效解决.提出一种新的时间约束Petri网:将时间约束引入到库所中,在全局时钟的基础上,同时赋予Petri网的库所以延迟时间域和持续时间域两种时间约束,并且为T→P流关系的权函数赋予有色资源属性.给出时间约束Petri网的形式化定义,定义了变迁的发生规则,并引入状态类来计算状态的成本空间,给出状态类的计算方法.最后结合一个实例说明了利用时间约束Petri网进行项目的绩效分析的可行性.并用双色甘特图对时间约束Petri网的可达标识进行表述.     

Knowledge intensive Petri net framework for concurrent intelligent design of automatic assembly systems

The integration of design and planning of flexible assembly system has been recognized as a tool for achieving efficient assembly in a production environment that demands assembly with a high degree of flexibility. This paper proposes a concurrent intelligent approach and framework for the design of robotic flexible assembly systems. The principle of the proposed approach is based on the knowledge Petri net formalisms, incorporating Petri nets with more general problem-solving strategies in AI using knowledge-based system techniques. The complex assembly systems are modeled and analyzed by adopting a formal representation of the system dynamic behaviors through knowledge Petri net modeling from the specifications and the analysis of those models. A template is first defined for a knowledge Petri net model, and then the models for assembly system individuals are established in the form of instances of the template. The design of assembly systems is implemented through a knowledge Petri net-based function–behavior–structure model. The research results show that the proposed knowledge Petri net approach is applicable for design, simulation, analysis and evaluation, and even layout optimization of the flexible assembly system in an integrated intelligent environment. The integration of assembly design and planning process can help reduce the development time of assembly systems.     

模拟实时系统的点区间优先级时间Petri网与TCTL验证

时间Petri网为实时系统提供了一种形式化的建模方法, 时间计算树逻辑(TCTL)为描述实时系统与时间相关的设计需求提供了一种逻辑化的表达方式, 因此基于时间Petri网的TCTL模型检测广泛应用于实时系统的正确性验证.然而对于一些涉及优先级的实时系统, 例如多核多任务实时系统, 这里不仅需要考虑任务之间的时间约束还要考虑任务执行的优先级以及引入优先级带来的抢占式调度问题, 致使相应的建模和分析变得更加困难.为此, 本文提出了点区间优先级时间Petri网, 通过在时间Petri网上定义变迁发生的优先级以及变迁的可挂起性, 从而可以模拟实时系统的抢占式调度机制, 即首先高优先级的任务抢占低优先级的任务所占用的资源, 导致后者被中断, 然后前者执行完毕后释放资源, 最后后者再次获得资源从中断的地方恢复.本文通过点区间优先级时间Petri网来模拟多核多任务实时系统, 使用TCTL来描述它们的设计需求, 设计了相应的模型检测算法, 开发了相应的模型检测器以验证它们的正确性.我们通过一个实例来说明我们的模型和方法的有效性.     

具有不可控变迁离散事件系统的Petri网控制器

考虑可用具有不可控变迁的受控Petri网建模的离散事件动态系统.提出了在这类 系统中实现一组不等式约束的控制器的综合方法.所提出的控制器可通过给系统Petri网模 型增加一些Petri网元素来实现,其计算是建立在本文提出的Petrl网的路增益概念基础上 的.方法是系统、简单、计算量小.     

一种不确定时段的扩展时段对序逻辑：时间Petri网模型表示和线性推理

针对点－时段时序逻辑的不足,提出了一种新的时段时序逻辑－－扩展时段时序逻辑,对不确定时间段发生的事件具有较好的描述能力。时间Petri网模型表示的引入,增强了扩展时段时序逻辑的描述直观性及分析能力,为进行线性推理提供了有利的工具。同时还提出了几种变迁间的实施推理规则。运用这些规则可以简化复杂时序关系的Petri网模型,并在线性时间复杂度内定量地得到各变迁间的时序逻辑关系,因而是一种行这有效的方法。