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.     

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.     

基于正态Petri网的模型参数识别研究

时间因素在对实时系统的分析中占据着重要的位置。随着时间因素在Petri网应用分析中的地位越发重要,各种与时间相关的Petri网模型相继被提出。文中结合动态实时系统的运行特征,设计了一种变迁点火时间服从正态分布的随机Petri网模型,并基于对系统行为的统计分析,提出了一种用于对变迁时间参数进行识别的数值算法。以一种随机制造单元为例,建立正态随机Petri网模型,并运用参数识别算法确定变迁时间参数。仿真结果符合系统的实际运行结果,证明了该方法的有效性。     

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。     

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.     

基于Petri网仿真的产品概念设计效率分析

产品概念设计的效率直接关系到企业竞争力及市场占有率,团队工作是企业进行产品概念设计的本质特征。该文在分析出团队工作特征及Petri网能很好表述这些特征的基础上,用Petri网对产品概念设计流程进行了建模,给出了用随机Petri网(SPN)分析团队工作效率不足的同时,提出用仿真手段进行分析的方法。具体过程中,给出了变迁时间确定方法和变迁行为的控制策略,得出了不同仿真次数下特定库所获得托肯的平均时间及方差。结果表明,基于Petri网仿真的产品概念设计效率分析不仅效果可行而且比传统的SPN方法更为通用。     

Petri网时间特性分析

为了进一步研究随机Petri网的时间特性,引入了时间Petri网、闭网、常返网、有环网、无环网等概念,证明了随机Petri网是时间特性网的充要条件是其闭网为常返网,并给出了判别一个网是否是时间特性网的数值方法。同时讨论了变迁发射时间特性,给出了发射时间密度公式。     

一种构造时间Petri网状态类的方法

提出一种基于全局时间的时间Petri网状态类构造方法——扩展时间戳状态类方法。该方法通过添加变迁的同步使能信息到时间戳状态类,并修改可实施条件和实施规则,解决了时间戳状态类方法中同步使能变迁的可实施性问题。     

基于优先级时间Petri网的实时嵌入式多核系统分析

已有的基于点区间优先级时间Petri网分析实时嵌入式多核系统的工作, 存在以下不足: (1)点区间优先级时间Petri网只考虑每个任务的执行时间是一个固定值的情况, 而更多的实际应用中每个任务的执行时间是在一个区间范围内, 因此不能模拟这些应用; (2)没有实现从任务依赖图到点区间优先级时间Petri网的自动转化, 不便于工程设计人员使用; (3)没有考虑任务间互斥访问共享变量的情况. 为此, 定义了优先级时间Petri网(Pri-TPN)以弥补第1个不足; 定义带有资源分配与优先级的任务依赖图(TDG-RAP)以弥补第3个不足; 给出从TDG-RAP到Pri-TPN的转化规则与算法以弥补第2个不足, 以及基于Pri-TPN分析任务最坏执行时间与系统死锁的算法; 开发工具软件, 方便工程设计人员使用.     

基于Time Petri Net的实时系统冲撞检测与消解

time Petri net(TPN)在实时控制系统的建模中得到广泛应用,而冲撞是Petri网及其扩展模型的重要行为,解决冲撞是正确分析模型动态行为的关键.由于引入时间约束,使得TPN模型的使能和触发语义比Petri网模型的语义复杂,冲撞的检测及消解变得更加困难.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,并证明了该方法的正确性;然后在此基础上定义并证明了TPN模型中冲撞的检测方法;给出了冲撞时间区间及修改时间约束的冲撞消解方法;最后通过实例验证说明了该方法的有效性和正确性.     

资源配置混杂Petri网的混杂系统生产过程动态调度

为了增强混杂生产过程应对突发事件的能力,以一种新的混杂Petri网(资源配置混杂Petri网)为研究模型,给出了相应的使能和激发规则.并在资源配置混杂Petri网建立的仿真模型的基础上,融入事件逻辑网和逻辑规划,提出一种适用于混杂系统动态生产调度建模和优化的方法.以典型的混杂生产过程为例,研究混杂系统生产过程建模及优化.研究结果表明,资源配置混杂Petri网模型描述能力强,能够有效描述混杂系统生产过程,所提出的动态调度方案切实有效.     

Stochastic Petri net representation of discrete event simulations

In the context of discrete event simulation, the marking of a stochastic Petri net (SPN) corresponds to the state of the underlying stochastic process of the simulation and the firing of a transition corresponds to the occurrence of an event. A study is made of the modeling power of SPNs with timed and immediate transitions, showing that such Petri nets provide a general framework for simulation. The principle result is that for any (finite or) countable state GSMP (generalized semi-Markov process) there exists an SPN having a marking process that mimics the GSMP in the sense that the two processes (and their underlying general state-space Markov chains) have the same finite dimensional distributions     

Hybrid analysis of SGSPNs with time-dependent transition rates

For the class superposed generalized stochastic Petri nets (SGSPNs), we present a new analysis algorithm which combines the ideas of transient numerical analysis via uniformization and discrete event simulation. Simulation is used to determine the firing times of synchronized transitions describing interactions between the components of an SGSPN. Numerical analysis is used to compute the distribution of states between firing times of synchronized transitions. The approach avoids handling vectors of the size of the state space and can therefore be used for models with a huge state space which cannot be analyzed with numerical analysis techniques. On the other hand, the approach allows the computation of reliable estimates for results based on small probabilities or rare events which cannot be analyzed with simulation. As a byproduct of the handling of synchronized transitions using simulation, it is possible to extend the class of SGSPNs by allowing synchronized transitions with time-dependent transition rates.     

POC net,a subclass of Petri nets,and its application to timed Petri nets

Liveness is one of the most important properties of the Petri net analysis. This property is concerned with a capability for firing of transitions. On the other hand, place-liveness is another notion related to liveness, which is concerned with a capability for having tokens in places. Concerning these liveness and place-liveness problems, this paper suggests a new subclass of Petri net, ‘POC nets’, as a superclass of AC nets and DC nets. For this subclass, the equivalence between liveness and place-liveness is shown and a sufficient condition for liveness for this POC net is derived. Then the results are extended to liveness problem of timed Petri nets which have transitions with finite firing durations and the earliest firing rule. Although liveness of a (non-timed) Petri net is neither necessary nor sufficient condition for liveness of a timed Petri net, it is shown that liveness is preserved if the net has POC structure. Furthermore, it is pointed out that if a POC net satisfies some additional condition, Petri net liveness is equivalent to timed Petri net liveness. Finally, it is shown that liveness of timed POC nets with TC structure and the earliest firing rule is decidable with deterministic polynomial time complexity.     

基于随机时间Petri网的安全性分析方法

在分析了现有的Petri网与安全性结合的方法的缺陷后,提出了一种基于随机时间Petri网(stochastic Time Petri Nets,sTPN)的系统安全性分析方法,利用sTPN建立的系统模型不局限于指数分布和确定分布的变迁,也不局限于一般分布的变迁的使能限制。通过修改后的瞬态随机状态类图以及sTPN的瞬态分析算法可以得到基于路径的安全性指标。最后给出核反应堆冷却循环系统的例子,说明了所提方法的可用性和合理性。     

基于资源配置混杂Petri网的混杂系统生产过程建模

为了增强混杂Ｐｅｔｒｉ网解决资源共享和资源冲突的能力,定义一种新的混杂Ｐｅｔｒｉ网模型———资源配置混杂Ｐｅｔｒｉ网,提出了相应的使能和激发规则．将对连续变迁和离散变迁的控制作用引入混杂Ｐｅｔｒｉ网,同时,增加了资源配置变迁和资源释放变迁,用于有效分配可重复利用的资源．以典型的混杂生产过程为例,研究混杂系统生产过程建模．研究结果表明,所定义的模型描述能力强,模型语义正确合理,能够有效描述和分析混杂系统生产过程．     

T-组合Petri网的活性和公平性分析

同步合成是研究复杂Ｐｅｔｒｉ网系统性质的有效途径．文中通过引入可引发变迁序偶的概念,研究了Ｔ－组合（同步合成）Ｐｅｔｒｉ网对子网的活性和公平性继承关系,给出了一组Ｔ－组合Ｐｅｔｒｉ网活或公平的充要条件和充分条件．这些结果对网组合同步设计具有重要的指导意义