带有时间戳的着色逻辑Petri网

针对扩展着色逻辑Petri网存在的表达能力弱以及适用范围窄的问题,提出了一个新的Petri网模型,即带有时间戳的着色逻辑Petri网。首先,将颜色进行实例化以及将变量用于构建有向边上的表达式使得模型能够传递复杂的数据流。其次,引入全局时间以及令牌的时间戳等概念为变迁使能规则增加时间上的约束,使得模型能够用于模拟实时系统。再次,定义库所约束函数并为变迁使能规则增加输出库所上的约束,使得模型能够适用于存储资源有限的场景。接着,提出基于逻辑变迁输入输出矩阵的匹配法,降低逻辑输入变迁的使能判定计算开销并简化逻辑输出变迁的使能判定计算过程。然后,重新定义适用于三类变迁的使能判定条件以及适用于三类库所的标记更新方法,解决原有模型语义在新模型中不适用的问题。最后,通过实例说明新的Petri网模型具有更强的表达能力和适用范围,它能够适用于传递复杂数据流、存储资源有限、实时的且包含批处理选择结构的系统。

一种基于用例及优先级策略时间Petri网的建模方法

在给出用例及其相关概念的形式化定义的基础上,构建了从用例到具有优先级策略的时间Petri网模型映射的实施方法;提出了一种基于用例和Petri网的建模方法.它先以用例来捕获需求,再用具有优先级策略的时间Petri网来图形化用例,以此来实现它们各自优势的互补。

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,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.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.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.通过一个实例,来说明该模型和方法的有效性.

改进的油田配电调度工作流时间着色Petri网模型

针对由电网规模的日渐增加所引起的海量信息和数据的处理变得异常困难的问题,建立基于时间着色Petri网的配电调度工作系统。改进了电力审批工作流模型,给出其Petri网时间着色模型,利用可达图与状态方程对改进的时间着色Petri网的静态性能和动态性能进行分析,建立配电网规则信息库。在采油厂配电调度工作中的应用结果表明,改进的Petri网是有界的,避免了死锁和陷阱,变迁是"活的",不存在冗余现象,可以顺利执行工作任务。利用时间着色Petri网对配电调度工作流进行分析建模,建立电网操作规则关系型数据库,实现操作中的信息共享是可行的。

带抑制弧的时延着色Petri网模型检测技术

带抑制弧的时延着色Petri网(Timed Colored Petri Nets with Inhibitor Arcs,TCPNIA)是一种描述实时嵌入式系统的模型。给出了从TCPNIA到时间自动机的结构化转换算法,以利用变迁冲突调解机制保证TCPNIA模型和转换后的时间自动机模型语义等价;并给出了语义等价的证明和算法复杂度分析。层次化方法被用来提高模型检测的时间与空间效率。通过实际案例展示了该技术的应用和可行性。

基于着色Petri网的铁路时间同步协议建模及安全性分析

针对Autokey模型的铁路时间同步协议安全性问题,提出利用着色Petri网对协议进行安全性分析。剖析Autokey模型的铁路时间同步协议序列及其执行流程;重点针对其认证阶段,分别构建正常认证和加入中间人入侵的着色Petri网模型,分析中间人入侵时协议认证过程的不安全状态,建立模型状态方程;应用逆向状态分析法对铁路时间同步协议认证过程的安全性进行分析,得到中间人在认证阶段攻击协议的实施序列。研究结果表明:基于Autokey模型的铁路时间同步协议的认证过程是不安全的。

基于着色时间Petri网的工业火灾应急响应行动建模与性能分析

为了更好地评估应急响应行动的性能,保证应急响应行动高效、可行,研究应急响应行动的建模与分析方法。首先,考虑应急响应行动的时间和各行动间的关系,提出一种基于着色时间Petri网的应急响应行动建模与性能分析方法;其次,通过CPN Tools工具建立工业火灾应急响应行动的Petri网模型,分析应急响应的时间规律;最后,基于该模型构建同构马尔可夫链,分析应急响应行动的性能。结果表明,工业火灾应急响应时间服从对数正态分布函数;将其应用于车间火灾实例,表明该方法有效、可行。

基于着色时间Petri网的装备维修资源确定方法

科学的确定装备维修资源对提高部队装备保障能力和战斗力具有重要的现实意义。针对以往确定维修资源方法中所存在的问题,在介绍着色时间Petri网基本原理的基础上,提出了一种基于着色时间Petri网的维修资源确定方法。阐述了通过着色时间Petri网来描述维修作业的时序关系和维修资源的种类关系,绘制装备维修的Petri网络图,构建关联矩阵和进行相关计算得到维修资源的基本思路和步骤。最后结合实例进行分析,结果表明该方法是有效的,具有较高的使用价值。

基于时间着色Petri网的SIP协议验证与分析

随着SIP(Session Initiation Protocol)被3G通信选择为下一代移动网络的会话控制机制,保证SIP协议设计和实现无缺陷、运行稳定可靠成为SIP协议应用过程中亟需研究和解决的关键问题。充分利用时间着色Petri网(Timed Colored Petri Nets,TCPN)在描述和分析具有复杂交互行为及时间约束的系统方面的优势,给出了SIP协议的层次TCPN模型,并集成多种模型分析技术,完成SIP协议设计的正确性验证;同时通过正则表达式完成协议模型的生成路径分析,指出其中存在的死锁状态并分析原因。提出了相应的协议设计改进方案,验证了设计方案的正确性,从而有效增强了SIP协议在实际应用中的可行性和可靠性。

基于层次时间着色Petri网的飞机总装生产线建模

为了实现飞机总装生产线精确建模和提高建模效率,提出层次时间着色Petri网(Hierachical Timed Color Petri Net,HTCPN)多层级理论模型,定义了HTCPN层次化建模方法。针对某飞机总装生产线站位划分的多层级、多粒度特点,利用CPN Tools工具对A1、A2和A3三种型号飞机总装配过程进行HTCPN建模,根据交货期前后设置优先级,并在每个站位的装配过程中嵌套质量检测模型。最后对模型进行10次仿真,统计平均作业时间分别为78.4、93.2、102.4 h,产品总收益率为82.7%。

基于着色时间Petri网的实时系统的形式验证

嵌入式实时系统多数应用在安全性要求较高的场合,因此需要保证系统的正确性。复杂性不断增加的实时系统迫切需要在系统开发早期引入形式化分析技术来验证系统的期望性质。时间Petri网是有严格数学基础的图形表达工具,适合对实时系统建模;时间自动机(Timed Automata,TA)有成熟的验证工具,被广泛用于实时系统的模型检验和验证。本文提出一种基于着色时间Petri网(Colored Time Petri Net,CTPN)的实时系统的验证方法,用CTPN对带有控制流和数据流的实时系统建模,通过转换规则将CTPN模型转换成语义等价的TA模型,利用模型检验工具UPPAAL验证系统的性质。最后,用实例证明此方法有效。

智能小区电能调度系统的着色时间Petri网建模

智能电网是物联网的重要应用之一,智能小区的电能调度系统是智能电网的重要内容。文中以节约能源、合理配电为目标,研究智能小区电能调度问题,采用着色时间Petri网对智能小区电能调度系统的工作流进行建模。给出了用电活动的语义,建立了常规电能调度模型、中心式电能调度模型、分布式电能调度模型,并通过分析说明了所建模型的有效性。

基于着色时间Petri网的航班保障服务建模方法

航班地面保障过程的定量描述以及保障服务时间的准确估计是提升机场保障服务效率的关键。通过分析航班地面保障服务实际作业流程,提出了一种基于着色时间Petri网的航班地面保障服务定量描述模型。该模型将保障服务分为作业、状态、资源3部分,利用着色时间Petri网基本元素描述保障作业、作业逻辑关系、服务状态及其与保障作业的关系,根据该模型设计了一种基于蒙特卡罗仿真的保障服务时间估算方法。利用国内某大型枢纽机场实际航班保障服务时间数据与本文提出的方法估计保障时间数据估算误差进行分析验证,表明本文提出方法对航班地面保障服务时间估计的可行性和有效性。

基于时间着色Petri网的建筑火灾疏散系统建模与仿真

为缓解建筑火灾疏散时间长且效率低问题,基于时间着色Petri网的理论,针对某建筑的结构特点进行建模并进行性能分析。通过算法计算与分析,合理规划不同类型人员的不同疏散通道选择,并对模型进行时间模拟仿真,提高建筑内人员疏散效率。提出带有建筑火灾疏散因素的管理疏散方法,增加相关的颜色集和时间戳,并在原模型中融入算法计算,模拟火灾疏散时间,并提出不同类别人员疏散引导的方案。达到疏散用时更短、效率更高、伤亡率更低的目标。实验结果表明,相比于其他模型,融入管理疏散算法的时间着色Petri网模型,人员平均疏散时间降低6.9 s,具有较高疏散效率。

基于着色时间Petri网的多组合设备建模技术研究

模块化组合设备(cluster tool)是晶圆制造过程中的一种典型的集成化设备,设备配置的复杂程度由晶圆加工工艺方案决定。针对这一特点,研究了多组合设备(Multi-cluster tool)系统的Petri网建模问题。本文对晶圆加工多组合设备的加工流程进行了分析,提出了一种多组合设备系统的分解方法,并构建了多组合设备系统的着色时间Petri网模型。

基于着色时间Petri网的项目进度制定与优化

着色时间Petri网具有网络图、时间、着色令牌的三重特性,能够充分表达项目进度计划中的工序流程、工序工期以及资源的约束,可为资源约束下进度计划的制定与优化提供更为便捷、有效的方法工具。本文从着色时间Petri网的定义出发,给出了基于着色时间Petri网的项目进度计划描述方法;引入了资源调控层,给出了项目进度执行过程中资源的注入、分配和释放规则,实现了进度计划的仿真优化。

基于Petri网的工业火灾应急响应行动时间分析

为预防石化工业储罐区火灾触发的多米诺效应,首先,构建基于层次着色时间Petri网（HCTPN）的储罐火灾应急响应模型,以库所表示状态或指令,以变迁表示应急响应行动,以托肯的移动表示系统的动态变化;其次,提出5种不同的时间模式,包括时间串行门、时间输出与门、时间输入与门、时间输出或门和时间输入或门,分析该模型的时间性能;最后,以某储罐火灾为例,通过CPN Tools仿真分析应急响应时间,评估多米诺效应发生的概率,并通过讨论2种场景探究应急响应行动的协作对多米诺效应的影响。结果表明：应急行动的并行模式比串行模式更省时间、更能预防多米诺效应;用所构建模型能有效地分析应急响应行动的时间性能。

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Petri网的关键路径求解算法

首先把工程规划中有向网络转换成带时间状态的Petri网,利用Petri网的分析方法对其不合理之处加以剖析,修正其中可能蕴含的错误,接着运行该网络并进行剪枝优化,自动获取关键路径。该方法比传统算法的执行效率要高,更易于实现。

基于Petri网的项目管理模型研究

项目管理是一类典型的离散并发不确定系统,经典Petri网及其扩展可以很好的对项目工序逻辑关系、时间约束、资源约束、项目执行过程监控等进行可视化建模的同时,提供形式化理论支撑.在综合研究现有Petri网项目管理模型基础上,提出了基于着色时间约束Petri网的项目动态管理模型,并对该模型的变迁激发规则、状态空间、可达性及可调度性进行分析.该模型能够对项目管理中时间约束及资源约束进行建模,为项目动态管理提供可视化、形式化建模工具.