可编程逻辑控制器的平行Petri网设计与实现方法

为了实现可编程逻辑控制器(PLC)的形式化设计, 定义了一种可以感知和执行的新型Petri网, 称为平行Petri 网. 将输入输出变量映射到库所结点上, 描述了PLC的Petri网模型的一般设计方法, 进而给出了其动态演化算法. 通 过C语言和TwinCAT联合编程, 使得Petri网与被控物理对象平行演化, 实现了Petri网对物理过程的平行感知和控制, 并完成了实验验证. 该方法可以缩短控制代码的开发周期, 简化程序复用的复杂性, 为平行系统在PLC工程中的应 用提供了有效工具.     

使用控制授权模型的Petri网描述

使用控制是最有希望的下一代数字资源使用保护技术,Petri网能够描述使用控制模型的分布、并发、同步等特征,是表达和研究使用控制模型的有效技术。该文定义了使用前授权过程和使用中授权过程的策略规则,采用Petri网进行了表达,分析了Petri网模型能够表达授权控制模型的使用授权策略,给出了使用控制授权模型的有色Petri网表示。     

使用控制策略的Petri网描述

使用控制是最有希望的下一代数字资源使用保护技术,Petri网能够描述使用控制模型的分布、并发、同步等特征,是表达和研究使用控制模型的有效技术。定义了授权控制模型的访问策略,然后采用Petri网进行了表达,证明了Petri网表达授权访问策略的正确性,最后通过示例说明了Petri网表示的表达能力。     

高级综合中VHDL描述向Petri网转换方法的研究

提出一种基于执行路径的Petri网生成算法,该算法提取VHDL源描述中的功能和时序信息,生成与源描述完全等价的Petri网结构．算法采用条件树结构保存条件,语句执行条件和Petri网迁移条件都依据条件树生成．生成的Petri网能够准确地保存源描述中的I／O时序信息,形成调度过程中I／O操作处理的基础．从该结构出发,能够方便地实现各种I／O模式的调度。     

一种基于Petri网的软件定义构造方法*

本文描述一种支持MHSC方法论的软件需求定义构造的Petri网方法．基于提供的需求描述模型，可形成Petri网表达的软件定义结构，通过变换与求精方法，逐步生成实现层的功能模型．利用支持不同粒度功能模拟的仿真机制对定义进行证实与验证．论文提出一种新的定义框架，并为软件自动生成的研究从定义层的描述机制出发提供一种新思路．     

基于 Petri 网的保险索赔工作流模型

Petri网是一种有效的形式化建模工具,能自然地描述并发、冲突、同步等系统特性。给出基于Petri网的保险索赔工作流模型,将Petri网三要素以对象的形式描述出来,并对此工作流模型的正确性定义和验证进行了说明。     

离散制造装配系统的活性控制

首次研究离散制造装配系统的活性控制问题.建立了系统的工件加工过程Petri网 模型.通过对系统Petri网模型的结构分析,提出了导致系统死锁的两类元素结构及活性特 征.对一类离散制造装配系统提出了避免死锁的Petri网控制器,这类控制器容易实现,对系 统的限制小,而且使得受控系统仍具Petri网模型.对一般离散制造装配系统提出了保证系统 活性的控制策略.     

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。     

一种基于扩展Petri网的工作流建模方法

工作流技术是计算机应用领域的一个新的研究热点。将Petri网引入工作流模型是一种常见的建模方法。但是，传统的PN不能直接用于描述比较复杂的工作流模型。本文根据C．A．Ellis定义的信息控制网、W．M．P．vanderAalst定义的工作流网，结合工作流本身的特点，对Petri网进行扩展，提出了一种描述工作流模型的新方法--信息控制Pettri网，并给出其表示工作流模型的正确性定义和验证。     

混成时空Petri网的CPS实时事件模型

在分析网络物理系统（ CPS）特点的基础上,提出了一种新的CPS体系结构,并对事件进行形式化定义。提出了一种新的CPS物理实体的形式化建模方法。在Petri网的基础上引入时空因素和连续变量,构造了混成时空Petri网（ HSPN）模型,使其不仅能够描述物理实体逻辑和时间层次的行为,而且能够描述物理实体位置变迁所引起的状态变化。将其应用于实时事件CPS模型设计,以医疗控制系统为例,分析建模方法的可行性。     

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。     

Scheduling and control of real-time systems based on a token player approach

Petri nets are a powerful formalism for the specification and verification of concurrent systems, such as sequential systems and manufacturing systems. To deal with real-time systems whose time issues become essential, different extensions of Petri nets with time have been proposed in the literature. In this paper, a new scheduling and control technique for real-time systems modeled by ordinary P-time Petri nets is proposed. Its goal is to provide a scheduling for a particular firing sequence, without any violation of timing constraints ensuring that no deadline is missed. It is based on the firing instant notion and it consists in determining an inequality system generated for a possible evolution (in terms of a feasible firing sequence for the untimed underlying Petri net) of the model. This system can be used to check reachability problems as well as evaluating the performances of the model considered and determining the associated control for a definite functioning mode and it introduces partial order on the execution of particular events.     

间歇式化工系统的Petri网优化调度与控制方法

为了解决复杂间歇式化工系统的优化调度和控制问题,提出了一种基于Petri网的优化调度与控制方法:首先,根据加工工艺,建立加工过程的赋时Petri网模型;其次,根据间歇式化工生产对象的拓扑结构,在该赋时Petri网模型中引入阀门系统的网结构,从而获得系统的受控Petri网模型;最后,利用可达图来计算加工时间最短的控制策略,借助网结构信息,得到了控制策略的阀门控制矩阵,并用一个示例演示验证了本文方法.     

基于Petri网和人工势场的柔性制造启发式优化方法

制造系统优化调度是NP难组合优化问题,而自动导引车(AGV)路径规划与任务分配紧密耦合,又极大加剧了问题的复杂性.基于此,提出一种基于Petri网和人工势场的启发式优化方法.首先,将制造系统的工艺工序描述为一个任务Petri网,将AGV系统描述为一个路径Petri网,将两个网合成在一起;然后,利用Petri网的拓扑结构,为网络结点设计势能参数,从而为Petri网赋予一个人工势场;接着,利用人工势场设计制造系统加工时间的启发式函数,并构建Petri网人工势场启发式A*算法,其中包括最大势差启发式函数和总体势差启发式函数,并验证最大势差启发式函数是可采纳的;最后,进行两组数值实验,实验结果表明,最大势差A*算法能够得到最优解,且平均计算效率比Dijkstra算法提高57%,但是无法满足大任务量的调度需求,而总体势差A*算法比最大势差A*算法平均计算效率提高至少1个数量级,能够在有限时间内求解AGV任务分配和路径规划的联合问题.     

自动制造系统Petri网的公平活性控制策略

基于Petri网的不变式理论,针对典型的自动制造系统,提出了Petri模型强制公平性 和活性的方法.首先,基于网论T-不变式的概念,把系统的网模型设计为一个公平网.此后,利 用P-不变式把一个公平网设计为一个活的且公平网.同时,提出了非冗余严格极小信标的概念, 大大简化了系统的分析与设计.一般说来,非冗余严格极小信标是系统严格极小信标一个小的 子集,尤其对于复杂系统的网模型.研究结果表明,只要使非冗余的严格极小信标受控,则系统 所有的严格极小信标就不会被清空.文中举例说明了这些控制方法的应用.研究结果适用于一 大类柔性制造系统,具有相当的普遍性.这种方法对于自动制造系统的调度设计也具有一定意义 和价值.     

On systematic methods to remove redundant monitors from liveness-enforcing net supervisors

Petri nets based deadlock prevention for flexible manufacturing systems has received much attention over the past decade, primarily due to the seminal work of Ezpeleta et al. in 1995. A Petri net based deadlock prevention mechanism is usually implemented by adding monitors or control places to a plant Petri net model such that liveness can be enforced. The significance of this methodology lies in that both a plant model and its supervisor are in a same formalism-Petri nets. Due to the inherent complexity of Petri nets, in theory, the number of additional monitors that have to been added to achieve liveness-enforcement purpose for an uncontrolled plant model is exponential with respect to the size of the model. This paper first proposes a systematic method to minimize the number of additional monitors in a liveness-enforcing Petri net supervisor such that the resultant net system has the same permissive behavior while liveness can still be preserved. Furthermore, for the liveness-enforcing Petri net supervisors of flexible manufacturing systems, which have some particular property, an algorithm is developed such that more permissive liveness-enforcing Petri net supervisors can be obtained after liveness-restrictive monitor removal. Compared with the existing techniques of eliminating redundant monitors in the literature, the complete state enumeration of a supervisor is avoided, which implies the high computational efficiency of the methods in this paper. Flexible manufacturing examples are used to demonstrate the proposed approaches.     

一类FMS的最佳活Petri网模型的综合

利用Petri网为一类柔性制造系统建模,并讨论避免系统死锁问题.通过Petri网模 型的结构分析,证明了系统产生死锁的一个充分必要条件.给出了避免死锁的最佳控制器,它 可以通过给系统的Petri网模型增加一些新的位置与相应的弧来实现.从而导出了这类制造 系统的最佳活Petri网模型.     

柔性制造系统的改进粒子群无死锁调度算法

基于柔性制造系统的Petri网模型,以制造期最小为优化目标,将死锁避免策略嵌入粒子群算法中,提出一种无死锁改进粒子群调度算法.该算法将粒子与工件的工序序列相对应,以位置数值的大小表示对应工件工序在执行顺序中的优先级.采用一步向前看的死锁避免策略方法对序列的可行性进行验证,提出一种跳出局部极值的策略.实例仿真结果表明了粒子群调度算法的可行性和有效性,以及改进粒子群调度算法的优越性.     

Synthesis a Petri net based control model for a FMS cell

Petri nets have been recognised as a high level formal and graphical specification language for modelling, analysis, and control of concurrent asynchronous distributed systems. This paper presents a PN model, synthesised by an extended version of the knitting synthesis technique. This method, as an incremental design approach, establishes the conditions under which the fundamental behavioural properties of the synthesised systems are fulfilled and preserved. That is, the synthesised models are live, bounded, and reversible (cyclic). A Petri net with the aforementioned properties is called a well-behaved Petri net system which is guaranteed to operate in a deadlock-free, stable, and cyclic fashion. Well-behaved Petri net models, synthesised using the proposed method can be compiled into control codes and implemented as real-time controllers for flexible manufacturing systems. The significance of this paper is due to the application of an extended version of knitting synthesis technique to a real life example of a flexible manufacturing system.     

并行计算的Petri网建模和FPGA实现

在分析现有Petri网建模及其FPGA实现方法的基础上, 首先探讨了并行计算的Petri网建模方法, 将并行计算任务分解成多个并行处理单元, 用IOPT网为系统进行建模; 然后提出了构造监控层和算法层的双层结构以实现模型到FPGA实现的具体映射, 有效解决了Petri网模型中变迁只能表示简单加减运算的问题。通过矩阵乘法的应用示例, 表明了上述方法的正确性和通用性。最后提出了进一步的研究方向。