基于约束优化的Petri网可达性分析

Petri网的可达性判定问题是进行Petri网分析的基础。通过分析目前求解Petri网可达问题的判定方法和基于约束程序的Petri网可达问题判定方法,提出一种基于约束优化的Petri网可达问题判定方法,该方法是在状态方程法的基础上,利用约束程序寻求可行解,再利用优化求最优解,从而减少问题搜索的分支,达到减少状态方程的解空间的目的。最后通过实例的求解验证算法能够提高判定效率。     

Petri网的符号ZBDD可达树分析技术

Petri网是一种适合于并发系统建模、分析和控制的图形工具.可达树是Petri网分析的典型技术之一,它通过标识向量集合表征系统的状态空间,组合复杂性严重制约了该分析技术可处理系统问题的规模.零压缩决策图(Zero-Suppressed Binary Decision Diagrams,ZBDD)是一种新型的数据结构,是表示和处理稀疏向量集合的一种有效技术.文章基于Petri网町达标识向量的稀疏特征,给出了Petri网分析的符号ZBDD技术,该技术通过对标识向量(状态)的布尔向量表示、可达标识向最(状态)的符号ZBDD生成,实现Petri网可达状态空间的高效符号操作和紧凑符号表示.实验表明,基于ZBDD的符号可达性分析算法能够有效处理较大规模Petri网问题.     

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.     

延迟时间Petri网的验证分析

延迟时间Petri网（Delay Time Petri Nets，DTPN）是一类重要的时间扩展Petri网系统，解决了其他时间扩展Petri网（如时间Petri网）在保存时间约束时所面临的困难。可调度验证的目的是验证工作流模型时间约束的合理性，对流程实例的时间可达性进行仿真。提出一种基于DTPN的时间约束工作流验证分析方法。给出了DTPN的相关定义，并结合工作流控制结构描述了变迁可触发的时间条件；提出了DTPN触发点的概念以及基于此的验证分析算法；简要分析了DTPN的特性。DTPN的研究丰富完善了现有时间Petri网体系，具有积极的意义。     

模糊Petri网在带权不精确知识表示和推理中的应用研究

Petri网是一种适合于描述异步并发事件的计算机系统模型 ,可以有效地对并行和并发系统进行形式化验证和行为分析 .以模糊 Petri网的基本定义为基础 ,讨论了带权模糊知识的模糊产生式系统表示法 ,建立了这种表示法与模糊 Petri网之间的映射关系和转换算法 ;在对模糊 Petri网进一步扩充的基础上 ,解决了与知识的模糊Petri网表示相关的几个问题 ;最后给出了模糊 Petri网中不确定性的计算方法和相应的不精确推理算法     

Petri网可达性的伪标识判定法

Petri网标识的可达性判定问题是进行Petri网分析的基础。在分析目前现有的判定Petri网可达性的求解方法的基础上,提出一种伪标识判定法。该方法在状态方程法的基础上,利用关联矩阵来判断变迁发射向量是否能够发生来筛除伪标识。通过对实例的求解说明了求解过程并证明了算法能够确保对所得结果的可靠性,减少了算法的时间复杂度。     

基于Petri网的FMS物流系统建模与仿真

在建立FMS物流系统Petri网模型的基础上,采用“映射”思想,将Petri网模型转化为物流系统的仿真程序,提出了库所映射为程序数据、变迁映射为程序函数、系统子网映射为FMS系统基本类的映射方法,通过实例仿真验证了软件程序与模型的一致性。     

一种新的混杂Petri网可达性分析方法

讨论混杂Petri网的标识可达性问题.以混杂Petri网模型行为演变为基础提出了一种新的可达性分析方法.根据混杂Petri网模型行为演变划分了混杂Petri网的四种演变类型,给出并证明了每一种演变类型的可达性判定定理,基于这些定理给出了相应的可达性分析算法.另外,与已有的方法进行比较分析,分析结果表明所提出方法的有效性.     

单触发Petri网的一个可达性判定方法

可达性判定问题是Petri网理论研究的一个重要课题.已有文献提出通过构造Petri网的可达树或可覆盖树来分析其可达性,但其中无界量ω的引入导致了无界Petri网运行过程中的信息丢失,使其可达性无法得到判定.众所周知,对于有界Petri网,通过构造其可迭性树或可达标识图来判定其可达性是容易的,但对于大量存在的无界Petri网,找到一个能判定其可达性的一般性算法却不太容易.本文给出一个Petri网子类--单触发Petri网,并给出它的一个可达性判定方法.     

时间约束Petri网的状态可达及可调度分析算法

时间约束Petri网是具有广义时间约束的一类Petri网。时间约束的引入使TCPN’s的演化与系统每一时刻的状态密切相关,导致网的动态复杂性。目前有关TCPN’s状态可达性的研究仅局限于一些较简单的网,该文通过对TCPN’s的进一步研究,给出了更一般的可达性分析方法及变迁可调度决策算法,并讨论了含冲突结构的TCPN’s的可调度分析。     

Quantified Computation Tree Logic

Computation Tree Logic (CTL) is one of the most syntactically elegant and computationally attractive temporal logics for branching time model checking. In this paper, we observe that while CTL can be verified in time polynomial in the size of the state space times the length of the formula, there is a large set of reachability properties which cannot be expressed in CTL, but can still be verified in polynomial time. We present a powerful extension of CTL with first-order quantification over sets of reachable states. The extended logic, QCTL, preserves the syntactic elegance of CTL while enhancing its expressive power significantly. We show that QCTL model checking is PSPACE-complete in general, but has a rich fragment (containing CTL) which can be checked in polynomial time. We show that this fragment is significantly more expressive than CTL while preserving the syntactic beauty of CTL.     

Analysis of Hybrid Systems Based on Hybrid Net Condition/Event System Model

In thispaper, hybrid net condition /event systems are introducedas a model for hybrid systems. The model consists of a discretetimed Petri net and a continuous Petri net which interact eachother through condition and event signals. By introducing timeddiscrete places in the model, timing constraints in hybrid systemscan be easily described. For a class of hybrid systems that canbe described as linear hybrid net condition /eventsystems whose continuous part is a constant continuous Petrinet, two methods are developed for their state reachability analysis.One is the predicate-transformation method, which is an extensionof a state reachability analysis method for linear hybrid automata.The other is the path-based method, which enumerates all possiblefiring seqenences of discrete transitions and verifies if a givenset of states can be reached from another set by firing a sequenceof discrete transitions. The verification is performed by solvinga constraint satisfaction problem. A technique that adds additionalconstraints to the problem when a discrete state is revisitedalong the sequence is developed and used to prevent the methodfrom infinite enumeration. These methods provide a basis foralgorithmic analysis of this class of hybrid systems.     

基于消息顺序图和Petri网的移动应用监测平台建模分析

随着移动互联网的迅猛发展,移动应用的数量呈现井喷式的爆发,对其性能、故障和短板进行实时、有效的监测与分析是保证系统正常运行的关键。统一建模语言(Unified Modeling Language,UML)作为一种功能较强的面向对象的图形建模工具,可以对移动应用监测平台进行建模分析,但在其过程描述中缺乏严格的语义。Petri网作为一种离散事件动态系统的建模和分析方法,提供了在逻辑时序下研究系统特性和性能的有效手段,并具有图形方法的直观性和逻辑方法的概括性。通过将基于UML消息顺序图和Petri网的建模方法应用到移动应用监测平台的分析过程中,针对用户下发的监测任务构建系统的消息顺序图和Petri网模型,利用消息顺序图对平台各对象之间在时间顺序上的交互关系进行了验证,并利用Petri网化简规则和状态方程对该模型进行了结构上的正确性验证和可达性分析。     

移动网可达树

随着计算机技术和网络通信技术的高速发展,对于并发分布式系统,已经提出了进程代数以及Petri网等形式化分析方法。近年来由于移动互联网的出现和快速发展,通过在进程代数中增加移动性得到了pi演算,与此同时,Petri网领域也采用谓词/变迁网、颜色网等构建移动系统模型。但它们仍存在一些不足之处。在此基础上,A.Asperti和N.Busi提出了移动网这一系统模型。移动网是在Petri网的基础上增加了移动性并结合了进程代数的优势得到的,适用于描述和刻画移动计算系统。然而,目前并没有对于移动网相应分析方法的研究。为此开展了移动网模型分析方法的研究,给出了移动网可达树的构造算法,提供了移动网模型可达性分析方法,并对移动车辆电话通信系统实例进行了分析。     

An algebraic approach to revising propositional rule-based knowledge bases

One of the important topics in knowledge base revision is to introduce an efficient implementation algorithm. Algebraic approaches have good characteristics and implementation method; they may be a choice to solve the problem. An algebraic approach is presented to revise propositional rule-based knowledge bases in this paper. A way is firstly introduced to transform a propositional rule-based knowledge base into a Petri net. A knowledge base is represented by a Petri net, and facts are represented by the initial marking. Thus, the consistency check of a knowledge base is equivalent to the reachability problem of Petri nets. The reachability of Petri nets can be decided by whether the state equation has a solution; hence the consistency check can also be implemented by algebraic approach. Furthermore, algorithms are introduced to revise a propositional rule-based knowledge base, as well as extended logic programming. Compared with related works, the algorithms presented in the paper are efficient, and the time complexities of these algorithms are polynomial.     

Computing bounds for forbidden State reachability functions for controlled Petri nets

Characterizing uncontrollable reachability is a central issue in forbidden state control of discrete event systems. In this paper, we present methods for building expressions which estimate uncontrollable reachability in a general class of Petri nets and which characterize the control sets which ensure future markings will not be forbidden. These expressions are determined by constructing an abstract syntax tree from an analysis of the Petri net model of the system. We show that these expressions represent bounds that are useful for evaluating uncontrollable reachability and for evaluating control actions.     

一种有效的基于LTL和Petri网的模型检测方法

模型检测的一个主要方法是构建线性与时序逻辑（LTL）公式φ的否定形式等价的Büchi自动机Aφ和系统模型M的正交积，并检测正交积的可接受语言是否为空。通过对Generalized Büchi自动机进行化简，可以减小自动机的状态空间，从而提高模型检测的效率。根据所提出的方法设计并实现的基于LTL和Petri网进行模型检测的工具包，可以有效地对基于Petri网表示的系统模型进行模型检测。     

An approach towards the verification of expert systems using numerical petri nets

A major difficulty that occurs in the construction of large production rule-based expert systems is maintaining the correctness, consistency, and completeness of the knowledge base. A method of transforming the production rules into a numerical petri nets (NPNs) model is proposed. These NPNs are high level nets that are necessary to effectively model production rules. the net model is then analysed by using a computer-aided tool to perform reachability analysis. an algorithm is given to generate the reachability set of the nets. This allows the verification of the correctness, consistency, and completeness of the knowledge base. Examples showing the use of this approach are given.     

问题框架中问题领域因果行为的形式化验证

为问题框架中问题渐变所依赖的问题领域因果行为的确立提出一种形式化验证方法。为了对问题渐变过程中事件间的因果关系提供可验证的证据支持,简化问题表征的复杂度,进而提高计算机领域软件规约的可靠性,采纳了一种基于NuSMV语言的符号模型检验的形式化验证方法。该验证方法采用UML状态机表示问题领域内部状态变化的有限结构空间,用CTL公式描述问题域内状态之间的可达性性质,通过遍历有限结构状态机来检验CTL公式的正确性,筛选出具有因果关系的外部共享事件,为问题渐变提供有效的技术支持。