爬行机器人的分层可控混成Petri网建模研究

飞机表面爬行机器人是一个复杂的离散事件和连续动态事件相结合的混成运动系统,为描述系统的静态特性和动态行为,提出一种分层可控混成Petri网模型。依据爬行运动机构定义了Petri网模型组成元素,建立了爬行机器人单轴和双轴分层可控混成Petri网,该模型可接收上层运动轨迹指令并输出爬行动作序列。实验表明,基于该模型实施的飞机模拟机舱表面爬行控制安全可靠,验证了模型的正确性和实用性。

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。

基于受控时间Petri网的车辆检测过程模型

针对汽车检测线运行效率评估及确保给定数量车辆检测时间最短的问题,通过分析检测过程中的驱动事件和状态演变,给出了车辆调度的约束条件,在此基础上把模型中的时间约束与受控Petri网相结合,提出了受控时间Petri网(Controlled Time Petri Nets)模型,采用该模型对检测线调度过程中的节拍控制与车辆调度进行可视化的建模与分析。实践表明对于多批次车辆检测任务采用该过程模型可明显缩短检测时间。

基于扩展混成Petri网的CPS无人车系统建模与分析

信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)是一个集计算系统、通信系统、感知系统、控制系统和物理系统于一体的复杂系统,其行为是一种由离散计算过程与连续物理过程深度融合并紧密交互的混成行为。针对这种特性,采用混成Petri网对CPS建模,并在此基础上添加时间约束,即对离散变迁关联一个延迟时间,对连续变迁关联一个激发速率函数,同时引入抑止弧和测试弧的概念以提高Petri网的表达能力,由此提出一种新的模型——扩展混成Petri网模型。然后,对CPS应用中无人驾驶车辆系统的躲避障碍物场景进行建模,将建立的模型按照一定的规则转化为与之对应的Simulink模型,并通过Matlab仿真对系统行为及属性进行分析。

基于时空混成Petri网的无人机集群行为建模方法

越来越广泛应用的无人机集群作战在信息化全球新军事变革中受到高度关注,集群一体化建模对作战模式的测试验证具有重要的意义和价值。结合作战场景的建模仿真需求,以异构无人机集群协同作战过程为研究对象,从无人机单体建模入手,在单体作战过程形式化和数学描述的基础上,基于时空混成Petri网描述异构无人机集群系统的离散状态和连续过程,有效解决了集群系统中物理、计算过程的融合问题和交互事件建模问题。选取UPPAAL对无人机集群打击任务建模进行形式化验证,表明所提建模方法可行、有效。

DEDS控制理论模型──受控Petri网的网论语义

离散事件动态系统（ＤＥＤＳ）是复杂系统控制理论的一个重要学科分支。受控Ｐｅｔｒｉ网是控制理论界提出的一个ＤＥＤＳ模型。本文分析此模型的网论语义，以便把Ｐｅｔｒｉ网的研究方法和成果引入离散事件动态系统控制理论的研究。

用Petri网模型处理机组组合问题的时间约束

把一种受控记时Ｐｅｔｒｉ网系统模型应用于具有时间约束的机组启停状态转换过程，在机 组组合的动态规划法中，既处理了冷、热启动费用和最小启停机时间约束，又减少了计算费用的 状态数，算法的效率将会大大提高．

基于扩展DPN的CPS混成行为时效建模与综合评估

信息物理融合系统行为是一种由离散计算过程与连续物理动态过程深度融合并紧密交互的混成行为。在CPS设计早期对信息系统实体的信息实体的关键监控参数、实时指标,以及物理系统设施的连续行为规律进行综合评估,是这类系统进一步设计与实现的基础。基于扩展DPN语义,以某智能车CPS系统自主行进紧急避障过程为研究对象,建立了其信息物理混成行为的Petri网模型,以融合并集中体现各关键参数和指标的时序协作效应;通过对该模型的仿真运行,实现了CPS行为的在线观测与综合评估。该方法为CPS子系统关键设计指标的综合合理性评估及其组合设计提供了一种解决途径。

离散事件状态反馈系统的一个新模型(英文)

对离散事件系统的状态反馈控制提出一个基于自动机的新模型，统一了无并发与有并发的Ｒａｍａｄｇｅ－Ｗｏｎｈａｍ模型与可控Ｐｅｔｒｉ网模型，并以公理的形式给出．讨论了给定谓词Ｐ的极大允许状态反馈的惟一性、基本系统与并发系统间的关系，从而可以将并发系统转换为简单的非并发基本系统来研究．

列控-安全信息传输系统可靠性及安全性的形式化分析

基于通信的列控(CBTC)系统使用基于IEEE 802.11系列的无线局域网实现车-地双向信息传输,但是无线局域网无法满足安全苛求列控系统在信息传输可靠性和安全性方面的需求.为了解决该问题,可以采用双网冗余的结构提高无线局域网信息传输的可靠性,再在无线局域网之上增加安全通信协议来保证信息传输的安全性.本文提出在双网冗余无线局域网基础之上增加安全通信协议形成列控-安全信息传输系统(China-Radio),使用随机Petri网建立了双网冗余结构的无线局域网的可靠性模型,并与单网结构进行了定量对比和形式化分析,验证了双网冗余结构可靠性的提升;使用有色Petri网对China-Radio系统建模,并采用模型检验的方法证明China-Radio系统的功能安全性,能够满足列控系统的需求.

变环境变工作条件下电子系统的可靠性评价方法

为对变环境变工作条件下电子系统的可靠性进行有效评价,提出一种基于受控赋时混合随机Petri网(CTHSPN)的电子系统可靠性评价方法。首先,在混合随机Petri网的基础上将库所标识扩展到云域并与时间关联、引入控制函数和控制时钟,提出CTHSPN模型;其次,根据CTHSPN模型的建模机制建立电子产品的可靠性模型;最后,在产品可靠性模型的基础上,根据电子系统的失效机制和部件间的动态关系建立系统的可靠性模型,并通过Monte Carlo模型仿真计算出系统可靠度。实例分析表明:该方法能较好地体现温度、电压等工作条件对电子系统可靠性的独立性影响作用,为变环境变工作条件下电子系统的可靠性评价提供一条有效的途径。

Simulation-based Manufacturing System Modeling

In recent years, computer simulation appears to be very advantageous technique for researching the resource-constrained manufacturing system. This paper presents an object-oriented simulation modeling method, which combines the merits of traditional methods such as IDEF0 and Petri Net. In this paper, a four-layer-one-angel hierarchical modeling framework based on OOP is defined. And the modeling description of these layers is expounded, such as: hybrid production control modeling and human resource dispatch modeling. To validate the modeling method, a case study of an auto-product line in a motor manufacturing company has been carried out.