基于逻辑数据Petri网的业务过程建模与分析

为了解决逻辑Petri网中处理托肯优先级的问题,结合逻辑Petri网和时间Petri网的思想,提出逻辑数据Petri网、引发规则及其可达图。在该网中,为每个托肯添加了属性和到达时间,为逻辑输入、输出变迁添加了批处理等待时间和变迁引发持续时间,为普通变迁添加了引发持续时间。针对托肯定义了属性、时间删除函数和写函数,对库所中托肯的属性和到达时间进行了操作。建立了基于逻辑数据Petri网的电子商务系统模型,构建了可达图并重新定义了可达图中的状态信息,分析了优先级不同的托肯的时间优越性以及系统处理用户请求时的公平性。     

基于改进模糊故障Petri网的复杂系统故障诊断与状态评价EI北大核心CSCD

为提高复杂系统的可靠性,在综合模糊Petri网和故障Petri网优点的基础上,提出了改进模糊故障Petri网的建模及推理方法。该模型定义了库所、托肯及变迁的着色规则,并结合模糊产生式理论,应用于复杂系统的故障推理,从而更加直观、明确地描述故障状态及信息。该模型的正向推理反映了故障传播的固有特性,采用基于智能点火判断矩阵的正向演绎算法,实现了故障状态快速、准确的智能评价。该模型的逆向推理为故障诊断过程,引入智能的逆向推理矩阵,并结合基于Petri网关联矩阵的最小割集诊断法,实现了模型中任意库所故障的逆向自动诊断,同时根据故障易发率得出最小割集优先顺序,提高故障诊断的效率。以数控机床进给系统的故障分析为例,验证了所提模型和方法的正确性与高效性。     

工期确定及可变工期下的受限资源多项目调度建模

针对不确定性工期问题的研究方法无法正确和清晰地描述工序状态变化、只能近似求解的现象,提出一种扩展Petri网建模方法,对工期确定和可变工期受限资源多项目调度问题进行建模。该方法将托肯分为逻辑托肯与资源托肯,托肯的转移分别表示任务的执行和资源的分配。通过对库所和变迁的分类以及对库所的赋时,将库所分为活动库所、资源库所、等待库所和终极库所,将变迁分为协调变迁、资源调度变迁和资源释放变迁。等待库所和活动库所通过协调变迁连接反映任务之间的时序关系,通过资源库所、资源调度变迁与资源释放变迁,反映任务之间对资源的竞争、占用和释放。对于可变工期问题,通过增加库所和变迁种类以及修改变迁触发规则来描述实际系统。采用PSPLIBlibrary中的实例对提出的建模方法进行模型求解成功率分析、模型求解适应度能力分析和对比性实验分析表明,所提方法比其他方法具有更好的求解能力和表现,并通过一个实际工程应用求解验证了建模方法的有效性。     

一种新的基于Petri网的分层工作流过程模型

过程模型的描述能力和分析能力难以满足企业的要求,为此,提出了一种新的基于Petri网的分层工作流过程模型。在深入研究各种工作流模型的基础上,通过对基本网进行一定的扩展,给出工作流过程的分层模型。该模型由工作流描述模型和工作流分析模型组成。工作流描述模型直接支持所有工作流模式,特别是多实例、取消、高级同步等高级Petri网无法直接描述的模式。工作流描述模型在Petri网的基础上增加了控制变量,并将变迁划分为变迁入口和变迁体两部分。控制变量与变迁之间构成读写关系。变迁入口函数通过判断控制变量,消解工作流描述模型中的冲突;变迁体函数通过可扩展逻辑描述语句,实现对控制变量的读写操作。工作流分析模型作为工作流描述模型的分析模型,剥离了工作流描述模型个案的语义信息,可以直接利用已有的Petri网分析技术来分析模型。最后,通过几个例子说明了如何使用本文提出的模型对各种复杂流程进行建模和分析。     

一种扩展了条件和概率信息的Petri网

为了使Petri网具有根据Token中记录的信息和当前处理情况,进行处理路线选择和分析各个变迁及所有可能变迁集执行概率的功能,提出了一种扩展了条件和概率信息的Petri网.该网为经典Petri网的库所和变迁扩展了输入条件集、概率输出条件集及选择函数.通过条件概率Petri网的表示定义了其建模图的表达方法,通过运行过程分析描述了该网的运行原理,通过可达、死锁路线发现及概率计算的方法分析了各个变迁、所有可能变迁集及死锁路线的执行概率,并给出了死锁的解决策略.最后利用条件概率Petri网对叶片的制造过程进行建模分析,显示了其对复杂业务流程建模和指导优化资源配置的能力.     

采用Flexsim的生产系统建模与仿真研究

以生产线中一个典型的组成部分(两个机器一个暂存区)为例,介绍Petri网建模方法及其性能分析过程,将变迁实施时间为指数分布的Petri网模型转换成马尔科夫链(MC),得到了其性能指标的计算公式.由于Petri网模型理论计算复杂,提出了一种新的Petri网仿真方法,即利用Flexsim软件对Petri网模型进行仿真分析.通过与Geshwin[2]研究结果的比较,验证了此仿真分析方法的有效性.     

基于过程控制网的协同设计建模与分析

为解决协同设计中多任务实例并发执行,以及设计过程动态控制的可视化与形式化问题,提出了协同设计全过程的概念及其形式化方法——过程控制网。协同设计全过程由设计对象、设计阶段和过程转移机制组成。过程控制网是在面向对象Petri网的基础上,通过扩展其变迁的语义得到。设计对象建模为托肯,过程转移建模为过程网,各设计阶段建模为单元网,过程网和单元网通过特定的变迁进行交互。最后,给出了协同设计全过程的过程控制网模型的运行实例。多实例并行执行所产生的变迁序列表明,该模型不仅胜任动态设计过程的控制,而且允许多个任务按照不同的过程定义同时执行。     

基于柔性制造系统的Petri网模型简化规则

为解决Petri网模型中的状态爆炸问题，提出了一种将简化规则应用到Petri网模型中的方法。该方法通过库所和变迁的合并与消除，来达到简化模型的目的。以柔性制造系统的加工站为例，建立加工站的Petri网模型，将简化规则应用到改进的加工站模型中。为了说明简化网保持了原网的外部功能，利用基于时序Petri网的时态逻辑规则进行了证明。结果显示，简化网在保持功能性的基础上，提高了验证和分析的效率。     

层次故障诊断模型的模糊Petri网推理

本文提出在故障诊断的层次化分解基础上,结合模糊Petri网(FPN,Fuzzy Petri Network)实现故障推理过程.首先将层次化的诊断分解模型采用Petri网中变迁和位置的转移来进行描述.推理算法采用矩阵运算,充分利用了Petri网的并行性处理能力,并能够描述故障传递状态.该推理过程简单,并能够使诊断效率得到提高.     

自动制造系统的一种死锁避免策略

基于Petri网的结构分析理论，提出了自动制造系统Petri网模型的一种死锁控制方法，在这种策略的控制下，避免了系统中死锁的产生，从而许多制造系统的Petri网模型具有活性，提出了一种保证所有严格极小信标至少含有一个托肯的方法，对冗余严格极小信标的研究，提高了Petri网复杂自动制造系统的建模能力。结果表明，在设计无死锁的Petri网格型时，不是所有的严格极小信标都要考虑，从而简化了设计结果和控制算法。     

基于Petri网的工作流模式研究

为了满足企业对过程模型描述能力的需求，提出了一个基于Petri网的新工作流模式完全解决方案。在深入研究工作流模式的基础上，应用高级Petri网技术来构造所有的工作流模式。抑制弧通过测零帮助实现多实例的同步，消耗库所负责移除多余的标记，带标记的库所实现对变迁触发序列的控制；设计加权弧和限制容量的库所来实现同步M条路径中被激活的N条的情况。本方案实现了将所有的工作流模式，从基本到复杂，都映射到相应的Petri网上。最后，通过一个集成制造过程模型的实例，说明基于Petri网的方案能够完全满足企业在模型描述能力上的各种复杂需求。     

Discrete event control system design using automation Petri nets and their ladder diagram implementation

As automated manufacturing systems become more complex, the need for an effective design tool to produce both high-level discrete event control systems (DECS) and low-level implementations becomes more important. Petri nets represent the most effective method for both the design and implementation of DECSs. In this paper, automation Petri nets (APN) are introduced to provide a new method for the design and implementation of DECSs. The APN is particularly well suited to multiproduct systems and provides a more effective solution than Grafcet in this context. Since ordinary Petri nets do not deal with sensors and actuators of DECSs, the Petri net concepts are extended, by including actions and sensor readings as formal structures within the APN. Moreover, enabling and inhibitor arcs, which can enable or disable transitions through the use of leading-edge, falling-edge and level of markings, are also introduced. In this paper, the methodology is explained by considering a fundamental APN structure. The conversion of APNs into the IEC1131-3 ladder diagrams (LD) for implementation on a PLC is also explained by using the token passing logic (TPL) concept. Finally, an illustrative example of how APNs can be applied to a discrete manufacturing problem is described in detail.     

DEADLOCK-FREE SCHEDULING METHOD BASED ON PETRI NET AND GA

An efficient algorithm for finding an optimal deadlock-free schedule in a manufacturingsystem with very limited buffer is presented. This algorithm is based on the effective genetic algorithm(GA) search method, and a formal Petri net structure is introduced to detect the token player assuringdeadlock-free. In order to make the scheduling strategy generated by GA meet the required constraintof deadlock-free, Petri net is involved to make the implementation of the job scheduling in an FMSdeadlock-free. The effectiveness and efficiency of the proposed approach is illustrated by using anexample.     

基于质量特征产品装配顺序规划的逆向推理算法探究

在Petri网柔性装配系统装配顺序规划中引入装配质量要素,并以装配零件的装配自由度,装配作业后稳定性,装配零件配合精度对装配质量的影响作为基本因子,提出装配质量置信度概念,解决柔性装配系统装配规划中装配质量及其定量化问题。根据装配形成的产品在Petri网装配状态图中表示为一个最终库所的特点,应用改进B树模型,提出仅以变迁信息的产品装配顺序规划Petri网逆向推理算法,简化装配顺序规划推理过程,对于多个变迁均可生成最终成品的情况,亦给出装配顺序规划的解决方案,并以摩托车发动机的装配为例,证明该算法是可行的。     

顺序共享资源制造系统Petri网控制器的形式化设计方法

基于通信顺序进程和资源向量的有关概念 ,提出了截断迹及截断迹集 ,研究了系统具有共享资源时标志容量的计算方法 ,提出了具有顺序共享资源制造系统 Petri网控制器的形式化设计理论和方法     

基于GSPN模型的系统动态可靠性仿真研究

分析了传统可靠性建模方法存在的缺陷,提出基于广义随机Petri网（GSPN）的复杂系统动态可靠性建模方法,将变迁分为瞬时变迁和赋时变迁,采用赋时变迁表示零部件故障及其维修过程,以禁止弧表达系统故障与修复状态的转换,建立典型可修复系统动态可靠性分析的GSPN模型。针对因非指数分布、状态空间爆炸等导致的GSPN模型求解难题,提出基于蒙特卡罗仿真的求解方法,通过对变迁发生次数及其持续时间、库所状态等参数的统计,计算系统动态可靠性指标。以挖掘机液压回路为例,验证了所提方法的可行性。     

具有不可控变迁的离散事件系统Petri网控制器的研究

针对基于Petri网建模的离散事件系统的Petri网控制器的设计问题,分析了系统中存在不可控变迁时的情况,并基于局部设计和Petri网简化技术,提出了一种新的控制器设计方法。该方法首先将约束条件分为允许约束和非法约束,并通过矩阵转换方法将非法约束转换为允许约束,然后通过约束矩阵设计出相应的控制器。该方法由于只考虑与约束库所、约束变迁及不可控变迁相关联的局部关联矩阵,降低了矩阵的维数,简化了控制器的设计,避免了死锁。最后,基于两个实例验证了该方法的高效性。     

On suboptimal supervisory control of Petri nets in the presence of uncontrollable transitions via monitor places

Recently, a study has been presented for suboptimal supervisory control of Petri nets via monitor (control) places in the presence of uncontrollable transitions. To enforce a generalized mutual exclusion constraint (GMEC) suboptimally on a plant Petri net with uncontrollable transitions, a set of monitor places has been provided to choose from. There are two main results of this study, the first of which is that “there is not an optimal solution to the problem of computing a monitor-based controller to enforce a GMEC on a plant net in the presence of uncontrollable transitions”. The second result deals with the computation of monitor places for the suboptimal supervisory control in such Petri nets. In this paper, it is shown that there may be an optimal solution to the problem of computing a monitor-based controller to enforce a GMEC on a plant net in the presence of uncontrollable transitions. To do this, an example Petri net is considered and then two different optimal (maximally permissive) solutions are provided for this Petri net.     

基于含不可观变迁Petri网的码垛机器人零件加工系统故障检测方法

研究了基于含不可观变迁Petri网的码垛机器人零件加工系统故障检测问题。结合机器系统运行过程中的故障特征,对Petri网在机器系统故障诊断中的应用进行了研究,提出了包含不可观变迁Petri网的基本可达树和诊断分析函数的概念及基本可达树故障检测算法。以码垛机器人零件加工系统为例,建立了Petri网系统模型,应用基本可达树故障检测算法进行检测,故障检测结果符合码垛机器人零件加工系统实际运行情况,验证了该方法的有效性。     

Synthesis of feedback control elements for discrete event systems using Petri net models and theory of regions

This paper describes a method for constructing a Petri-net-based controller for a discrete event system (DES) modelled by a Petri net. Assuming that an uncontrolled Petri net model of the DES and a set of forbidden state specifications are given, feedback control elements, i.e. a set of places and related transitions, with initial marking, are computed using the theory of regions, which is a formal synthesis technique for deriving Petri nets from automaton-based models. When feedback control elements are added to the uncontrolled Petri net model, the controlled (closed-loop) Petri net model of the system is obtained. The controlled Petri net model obtained is maximally permissive while guaranteeing that forbidden states do not occur. The proposed method is computationally efficient and does not suffer from the state explosion problem. Two examples are provided to show the applicability of the proposed method.