Petri网方法及其在制造系统研究中的应用

Petri网是描述、分析和控制离散事件动态系统最有效和应用最广泛的方法。本文先对Petri网的基础理论和重要性质加以介绍,然后对其在制造系统研究中的应用进行评述。     

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.     

离散制造装配系统的活性控制1)

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.     

基于Stateflow的赋时Petri网仿真实现方法

以合理配置和优化内外资源为目的的生产调度问题已成为制造业的研究热点.通过利用赋时Petri网建模方法对Job Shop生产调度问题建立模型,采用Matlab环境下的Stateflow工具箱实现了对所建Petri网模型的动态可视化仿真,获得了网运行的变迁序列并构建出Petri网的可达图,同时分析了各机器生产效率.该仿真方法降低了Petri网理论分析的难度,仿真结果为制造系统的实际流程设计提供了依据.     

军用装备维修保障系统面向对象Petri网建模

Petri网模型是离散事件动态系统(DEDS)建模的有利工具,但传统的Petri网模型存在模型结构复杂、缺少时间描述等不足。该文在装备维修保障系统建模中,结合应用面向对象技术和有色Petri网、赋时Petri网理论,提出了将面向对象思想与赋时Petri网相结合进行装备维修保障系统建模的方法,并应用该方法对已有的空军通信导航装备维修保障系统Petri网模型进行了对象化和赋时改造,使得新建模型结构更加简约、直观,有利于扩展和仿真实现,并且具备时间描述功能。     

基于Petri网的监控系统通信机制的研究

实时监控系统中各种状态数据和控制信息的传输要求高可靠性和强实时性,制造报文规范(MMS)由于其独立性和互操作性,被电力系统通信机制用作底层协议基础并得到了广泛的研究.Petri网由于能够描述系统动态并发行为并能通过建立数学模型来管理系统行为而被用于MMS的建模和分析.目前,基于Petri的MMS的研究仅限于MMS的建模、分析和验证.缺少从Petri网到代码的自动转换.本文将利用面向对象方法建立Petri网工具,通过图形用户接口实现MMS的Petri网建模和分析,并在此基础上通过映射规则和组件技术实现代码的自动转换.     

基于Petri网的道路交叉口建模方法及比较研究

离散Petri网和连续Petri网的各自优势和缺点明显,前者建模准确但复杂度高,后者复杂度较低但模型不够精确。混合Petri网作为两者的结合,能在一定程度上弥补各自的缺点,非常适合用于道路交叉口系统的建模。但是以往的文献中缺乏纯离散模型和混合模型之间的定量比较。提出了一种自上而下的混合Petri网方法,能够快速建立道路交叉口系统模型;以一个4相位固定相序交叉口为例,建立其混合Petri网模型并与纯离散模型进行了定量的比较与分析。通过对不同系统负载下交叉口内交通流排队长度的仿真,并考察混合模型与离散模型之间的误差变化,在一定程度上为模型选择的合理性提供了定量的依据。     

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。     

基于时间Petri网的嵌入式系统软硬件划分方法

软硬件划分技术是软硬件协同设计中的一个估提供了形式化的方法和工具.另一方面.将系统功能集中到Petri网的迁移上.从而将Petri网直接作为划分模型.并利用了Petri网的不变量分析技术求出系统的关键路径作为系统性能评估的依据.另外,使用遗传算法来解决划分中的优化问题.最后通过对比实验.说明了时间Petri网性能评估和遗传算法优化的有效性.     

Petri网在生物信息学中的应用

生物信息学是一门正在快速发展的使用数学和计算机技术来构造和分析生物学模型的学科.Petri网是近来被用于生物信息学的有效工具,但是应用的深度和广度还有待深入研究.文中综述了Petri网在生物信息学领域应用的最新研究进展,主要包括三个方面:应用位置/变迁网定性分析生物学对象的结构性质;应用随机Petri网将随机性加入到生物学建模和分析中;应用混合Petri网描述和分析同时具有离散特性和连续特性的生物系统.最后对Petri网在生物信息学领域的应用情况进行总结并展望了未来的研究方向.     

基于Petri网的工作流模型

Petri网是一种很有效的模型描述语言，不仅能描述系统的结构特性，同时还能描述其动态特性，尤其适用于描述含有并行成分的系统，而工作流技术作为实现企业过程集成的有效手段，广泛用于各种场合。在简要介绍了Petri网和工作流基本知识的基础上，指出了基于Petri网的工作流模型的优点，讨论了将工作流模型转化为Petri网模型的基本原则，并且提出了一种扩展的Petri网模型作为一种工作流建模的工具，最后对基于Petri网的工作流模型进行了总结。     

基于混合整数规划的一般Petri网死锁检测方法

信标的受控性是检测柔性制造系统(flexible manufacturing system,FMS)Petri网模型是否存在死锁的关键因素.对于普通Petri网,在任何可达标识下所有信标不被清空是检测网系统非死锁的充分条件.然而,该条件对于建模能力更强的一般Petri网并不适用,max可控性条件由此产生.研究证明,该条件对于一般Petri网的死锁检测过于严格了.虽然其后有很多研究者通过改进max可控性条件以求给出条件更宽松的一般Petri网非死锁的充分条件,但大部分的研究成果都仅仅局限于一种顺序资源共享分配系统Petri网模型S4PR(systems of sequential systems with shared resources)网.因此,本文在max可控性条件的基础上提出了新的名为max#可控的信标可控性条件,并在此条件的基础上实现了基于混合整数规划(mixed integer programming,MIP)的死锁检测方法.与现有研究成果相比,max#可控性条件更宽松,可适用于更多类型的一般网,为解决大规模柔性制造系统中死锁监督控制器的结构复杂性问题提供了有力的理论支撑.     

Study on Robot Sequencing Model in Flexible Manufacturing System Using Timed Petri Net

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＯｖｅｒｔｈｅｐａｓｔｄｅｃａｄｅ，ＦｌｅｘｉｂｌｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ（ＦＭＳ）ｈａｖｅｒｅｃｅｉｖｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｅｎｔｉｏｎｆｒｏｍｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓａｓａｎｅｗｍａｎｕｆａｃ...     

着色Petri网模型实现AGV系统无死锁运行

本文讨论自动化制造系统中单向自动引导车 (autom ated guided vehicle,AGV)的死锁和冲突问题 .建立了有关此问题的 Petri网模型 .给出了 AGV系统无死锁运行的条件 .并提出了一个控制规则 ,利用此控制规则 ,只需监测系统状态和检查某些环路中可利用空位的数目 ,就可避免 AGV系统的死锁 .此控制规则是简单有效 ,适用于实时控制     

报文审批系统的赋时着色PN建模

报文审批系统(RAS)是一种典型的离散事件动态系统,适合用Petri网技术对其进行分析。考虑到传统Petri网具有一些固有的缺陷,文中基于高级Petri网———赋时着色Petri网(TCP-Net)理论,对RAS进行了分析,构造了RAS的赋时着色Petri网模型,给出了颜色转移函数。并且为了使用户能直观地了解当前报文的审批情况,还给出了流程跟踪算法。最终结果可以看出与传统Petri网模型相比,TCP-Net模型的复杂度已大大降低,并且结构简单清晰。     

基于Petri网的分布式实时调度模型研究

Petri网作为一种可视化的规格语言,越来越多地用于实时系统的评估和分析。该文提出了一种基于Petri网的分布式实时系统模型,并对该模型中的局部调度器和消息调度器进行了描述。根据该模型可以开发相应的分布式实时调度模拟器,这样就可以在系统的开发初期,利用模拟器来验证在给定的局部调度策略和消息调度策略下,系统任务的时间约束是否能够得到有效的保障。同时该模型还可以很容易地转化为系统的快速原型。     

Petri网控制结构的合成运算

借助于模块化设计、分析思想,定义了Petri网顺序连接、选择、重复、并行等控制结构的合成运算及其对应的关联矩阵的合成运算;给出了合成Petri网的形式描述——网合成表达式;实现了基于子系统的Petri网建立复杂系统的Petri网模型,给出了利用子网的关联矩阵构造合成Petri网的关联矩阵的算法,为合成Petri网的结构性质分析的自动化提供了方法。     

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.     

层次结构的进程网

进程网(Process Net)是一种结合进程代数和Petri网理论的Petri网模型。 当系统过于复杂时,进程网系统模型在实际应用中会遇到节点爆炸的问题,此时需要引入层次结构。提出了层次结构的进程网,给出了层次进程网的建模过程和实现算法,解决了大的复杂系统建模和状态空间爆炸问题,可以清楚地反映出模型的层次,便于对进程网进行细化得到准确的模型,也便于用逐步求精、自顶向下的方法对被模拟系统进行建模,帮助用户实现各种粒度的仿真服务。     

基于Petri网的作战指挥并发信息流模型研究与应用

在军事指挥系统中往往存在多维并发信息流,由此引发因争夺资源而产生的系统死锁,这将严重影响系统的指挥效能.基于Petri网建立了系统的数学模型,进而分析在并发信息流中产生死锁的关节所在,为从理论上研究指挥系统的效能,例如,发现和排解死锁等,提供了可靠根据,有效地保证了系统的正常运行.经部队仿真演习试用,效果良好,对于提高部队应急反应能力具有重要的价值.