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.

基于标签时间Petri网最小初始状态的实时系统初始资源配置

针对实时系统完成特定任务序列的最少初始资源配置问题,本文研究了一种基于标签时间Petri网最小初始状态估计的解决方法.首先,对现有的标签Petri网的极小初始标识估计算法进行分析并提出改进方法,以适用于标签时间Petri网的极小初始标识的计算.其次,介绍一种基于路径(即变迁序列)的修正状态类图(MSCG).通过求解由路径MSCG的时间约束构建的线性规划问题,判定与极小初始状态相关的变迁序列是否与给定的时间标签序列一致.在此基础上,求出与时间标签序列相一致的极小初始状态集,并找出极小初始状态集中token总数最少的最小初始状态.最后,利用实例验证了所提方法的可行性和有效性.

基于时间Petri网的电-气综合能源系统薄弱环节辨识

为有效辨识电-气综合能源系统薄弱环节,防止级联性重大事故,提出一种基于时间Petri网的电-气综合能源系统薄弱环节辨识方法。利用Petri网对系统做抽象化建模,确定故障源的关联区域子系统,并构建基于级联故障路径的时间Petri网模型,描述电-气系统故障传播的动态特性和时序差异,将级联危害评价计算融入到Petri网的运行过程中,寻找引发级联失效的关键环节,以IEEE30节点和25节点天然气系统组成的电-气耦合系统仿真分析,验证所提方法的有效性。

模糊时间Petri网及扩展的模糊时间Petri网

网络实时系统对时间和QoS有严格要求,因此对设计、实现和测试的技术和工具都有很高的要求。模糊时间Petri网是将模糊集合理论用于不确定的或主观的时间信息的表示,在每个变迁上添加时问间隔约束对模糊时间Petri网进行扩展得到扩展的模糊时间 Petri网,它是一种对网络实时系统进行建模和分析的形式化模型,Petri网数学理论基础能保证并发系统的可靠性和正确性。本文详细地介绍了模糊时间 Petri网及可扩展的时间 Petri网,可扩展的时间 Petri网的网精简方法,使用 design/CPN仿真,及使用EFTN对多媒体同步建模,并探讨了进一步研究的方向。

基于层次时间Petri网的工作流模型可达性分析方法

为了有效管理工作流,需要对工作流模型进行合理性分析与验证。为此,提出了一种基于层次时间Petri网的工作流模型,给出了从时间Petri网工作流模型转化成基于层次时间Petri网工作流模型的规则及算法。证明了任何一个能够转化成基于层次时间Petri网的时间Petri网工作流模型在物理上都是可达的。在时间方面,提出了基于层次时间Petri网工作流模型的层次时间树算法,并给出了时间可达性的静态和动态分析与验证方法。通过实例验证了该方法在工作流模型的物理、时间静态和时间动态可达性分析中的有效性。

基于模糊时间Petri网的电网故障诊断方法

故障元件判别作为电网故障应急处置的首要环节,是在线调控运行的重点工作之一。针对现有基于Petri网的电网故障诊断方法未充分利用时序信息或者时序推理过程复杂的问题,提出一种基于模糊时间Petri网的电网故障诊断方法。为Petri网中库所及变迁引入时间属性以表征电力系统告警信息的时序约束关系,定义了置信概率与时序约束的关联推理运算,并从模型结构出发建立了模糊时间Petri网的分层推理过程,能够同时推理得到元件故障的置信概率及其时间点约束。算例仿真表明,所提方法能够快速判定故障元件,诊断结果正确且合理,具有较强的容错性,且能对告警信息做出正确评价。

一种扩展了价格信息的时间Petri网

性能和成本分析是业务流程建模的主要目的,扩展了时间信息的Petri网能够有效地进行性能分析,但是对成本分析却无能为力.提出一种扩展了价格信息的时间Petri网——价格时间Petri网.首先为时间变迁扩展价格参数,并使用价格时间变迁系统给出价格时间Petri网的语义;然后提出计价状态类的概念,并证明为状态类扩展累积成本的合理性和完备性;进而给出一种算法来证明有界价格时间Petri网的最小成本可达问题是可判定的;最后给出一个应用例子并得出结论:为时间Petri网扩展价格信息并将其应用于业务流程管理领域是可行的.

一种基于时间Petri网的工作流模型

面向任务流和资源流并行的业务过程,讨论了一类如何通过资源流控制任务流的工作流建模问题.在时间Petri网的基础上提出了一种称作资源/任务网(R/T-net)的工作流概念模型,并给出了基于R/T-net的工作流建模过程.设置在任务模型中的资源依赖和资源期望可以有效地实现资源流对任务流的控制,而其中的资源点火规则和资源路由规则可以灵活地实现资源的协调、同步、分配和传递,因此,比仅用时间属性刻画任务转移的时间Petri网模型更符合诸如办公、制造、物流运输等业务过程.

基于时间Petri网的断路器虚拟装配系统研究

提出了一种基于时间Petri网模型的断路器自动化虚拟装配系统,采用时间约束的嵌套式Petri网模型对装配系统行为逻辑进行描述。将建立的Petri网模型中的库所、变迁与Unity 3D软件的虚拟场景中的实体对象相对应,采用时序驱动的方法在Unity 3D中对断路器自动化装配实体进行了虚拟重现。开发了基于C#函数库的虚拟装配系统数据交换引擎,可通过Wi-Fi、工业串口与外部实体实现数据交换。采用包围盒法对虚拟装配单元和零部件进行碰撞检测设计,进而实现了断路器自动化装配系统的虚拟现实仿真,并验证了该系统的可行性和有效性。

基于时间Petri网的实时多任务调度方法研究

Petri网是一种模拟和分析的系统工具,能有效地描述并发与并行、同步与异步问题。对时间Petri网在水下航行器制导系统仿真多任务调度中的应用进行了探索和研究。首先介绍了时间Petri网的基本原理,并以水下航行器制导仿真系统为例,将水下航行器制导仿真多任务系统划分为自导子任务、控制子任务、程序弹道子任务、目标运动子任务和指挥导引子任务。在建立和分析时间Petri网模型的基础上,给出资源约束双处理器条件下的最佳调度方案。仿真结果表明,通过该方法完成的多任务调度,能使水下航行器制导仿真系统多任务协调地在双处理器计算机环境下运行,满足水下航行器制导仿真系统分析研究的需求。

基于时间Petri网的工作流系统模型的线性推理

目前工作流理论的研究主要集中在工作流管理模型的结构及正确性分析 ,很少有人研究与时间有关的工作流模型的性质 ,特别是模型中的时序关系推理及性能计算问题 .本文重点研究了这方面的问题 ,用时间Petri网表示工作流模型并对基本工作流模型进行时序分析 ,给出线性时间推理的规则 ,运用这些规则 ,可对复杂的工作流模型进行逐步化简 。

计及拓扑结构的时间Petri网故障诊断模型

故障元件的快速准确识别是电力系统故障应急处置的首要环节,是电网在线调控运行的重点工作之一。针对现有基于Petri网的电网故障诊断方法未能充分利用系统拓扑信息以及告警时序信息等问题,提出一种计及拓扑结构的时间Petri网故障诊断模型。首先,从系统的拓扑描述及告警信息的时序推理出发,定义了时间Petri网故障诊断模型,并给出了其图形建模及矩阵描述;其次,从保护逻辑出发,重点分析了断路器失灵保护以及远后备保护推理路径的拓扑映射转换规则,在此基础上给出了时间Petri网模型的推理流程及其矩阵推理算法,无需遍历便能够快速得到各疑似元件的故障置信概率及其时序点约束区间;最后,IEEE 39节点系统算例的仿真结果验证了所提故障诊断方法的有效性、容错性及适应性。

基于时间Petri网的装备体系可靠性建模与仿真

针对装备体系规模大、层次多、成员彼此分离、不断演化的特点,以及体系可靠性预计与分配困难的问题,在充分研究体系内涵的基础上,结合美国国防部体系结构框架(Department of Defense Architecture Frame-work,DoDAF)和流程分析研究方法,提出了一种基于时间Petri网流程分析的装备体系可靠性建模与分析方法,详细分析了体系结构和使用流程的建模过程,构建了装备体系的可靠性计算模型。以某机场航空保障体系为例,说明了基于流程的体系可靠性建模分析的详细过程,通过ExSpect(Executable Specification Tool)仿真软件,得出了装备体系流程的执行时间和可靠度仿真结果。

有色—时间Petri网航班延误模型与波及分析

基于有色Petri网和时间Petri网理论,给出了单个机场起飞的多架飞机执行航班的有色Petri网模型,建立了多机场多航班有色—时间Petri网模型,提出了航班延误波及分析方法,用于判断当源机场发生航班延误时,从源机场起飞的各个飞机的下游机场是否出现航班延误,并分析和预测延误时间。仿真实验表明,松弛时间越大,越能够有效吸收延误波及;初始延误时间越长,波及下游机场个数越多。

混合语义时间Petri网模型

提出了时间Petri网的混合语义模型,通过在变迁及其非冲突变迁集的最小上界处设置强制实施点,排除冲突变迁对变迁可实施性的影响,达到既能扩大模型调度范围又可保证任务调度时限性的目的,以解决现有语义模型在调度分析上的缺陷.进一步证明了混合语义模型的图灵等价性及标识可达性问题的不可判定性,然后界定了3种语义模型的时间语言接受能力.最后提出了状态类分析方法,用于模型的可调度性分析和时间计算,并以一个柔性制造系统为例,比较和验证了3种语义模型的调度分析能力.

基于时间Petri网的渗透测试攻击模型研究

针对攻击模型会因为描述的攻击参数不完备,导致实际应用价值降低的问题,提出一种以漏洞为基本粒度,基于时间Petri网的渗透测试攻击模型及构建方法.该方法对已知漏洞列表构建单漏洞利用模型,通过整合形成渗透测试攻击模型,并提供快速和稳定的漏洞利用方案选择算法,获得相应攻击方案,以及完成一次渗透攻击所需最短时间.实验结果表明,该模型及算法可以有效地描述攻击时间和攻击稳定性,可实际应用于渗透测试.

基于蚁群优化的时间Petri网及其在柔性制造系统调度优化中的应用

Petri网的优化调度求解主要采用基于状态空间的智能搜索方法,执行效率往往不高.提出基于蚁群优化的时间Petri网,通过在Petri网的变迁和进化规则中引入蚁群优化机制,改变Petri网原有的非确定性选择行为,使之具备蚁群寻优选择智能行为,克服了需要基于状态空间进行启发式搜索的缺陷,提高了调度优化的计算效率.最后应用蚁群优化时间Petri网模型,对柔性制造系统的区间Job Shop调度问题进行建模和优化求解.实验结果进一步验证了所提模型和方法的有效性.

基于模糊时间Petri网的列车运行时间不确定性问题的处理

定义一种应用于铁路列车运行系统的模糊时间Petri网;针对列车运行时间存在的不确定性,该Petri网引入了4个模糊集理论函数:模糊时间片、模糊使能时间、模糊发生时间和模糊延迟,来处理时间的不确定性问题;能够对列车运行过程中的时间不确定性问题进行定量分析,可以有效应用于列车交会、列车终到时间、列车运行计划调整的分析等;其相对于已有的方法具有精确分析、计算简单、简化系统、便于系统集成的特点。

时间Petri网的时间知识推理算法及在铁路智能运输系统中的应用

介绍一种基于时间Petri网的时间知识推理算法,它是在已有算法的基础上,引入模糊时间区间的操作进行扩展而形成。该算法可一次性构建相应的时间知识系统的生成图,再用生成图进行时间知识验证和推理,相对于已有的算法来说,具有效率高、可处理时间区间的不确定性问题等优点。针对列车运行的时间知识系统进行算法的应用研究得出:本算法可验证时间约束的列车运行调整方案的可行性;能验证铁路专家系统中时间知识的一致性问题;用生成图可推导出某些带时间约束事件同时发生的可能性等。

基于时间Petri网的航班延误链式反应模型构建

由于一架飞机一天要执行多个航班,使得航班之间存在前后衔接关系,因而一个航班的延误会波及到与之衔接的下游航班,造成航班延误链式反应。基于时间Petri网理论,对单架飞机执行多个航班提出了时间Petri网链式模型,并给出了具体算法,用于在初始延误时间已知的条件下,判断初始延误机场的下游机场是否出现航班延误并计算航班延误的时间。实例仿真及分析表明,航班延误链式反应波及的机场个数与飞机的初始延误时间存在一定的量化关系,机场可以参考这个量化关系,根据初始延误时间建立航班延误预警机制。