基于微分Petri网的民机航迹演化通用模型构建

为实现对未来大流量、高密度、小间隔条件下的空域实施管理,在战略航迹规划阶段,提出了一种模块化的战略航迹演化通用模型。建立了不同航段之间航空器状态动态切换的一类宏观Petri网演化模型,以及同一航段内航空器速度和高度两种特征参数值连续变化的3类微观Petri网演化模型。根据航空器特征参数值转化的4种不同形式并基于航空器全飞行剖面的混杂运行特性,运用微分Petri网理论,定义了航空器的4种演化模式,通过组合各种演化模式得到了3种航空器基本演化模型。在满足航空器性能约束的前提下,通过设定10个航段及15个高度和速度预设值,得到了全飞行剖面下各特征参数的演化图。结果表明,所设计的演化模型增强了航迹预测模型的通用性,能够反映航空器在水平剖面和垂直剖面内的状态变化。

基于广义微分Petri网的混合系统仿真方法

针对混合动态系统仿真的特点,建立其广义微分Petri网仿真模型,将混合系统的仿真统一于同一建模框架下。在此框架下,离散事件和连续状态变化对混合系统演化的推动作用均可以通过仿真模型中的变迁激发来完成。通过对广义微分Petri网的仿真过程进行分析,给出了基于该模型框架的仿真算法,并对仿真过程中出现的由资源共享引起冲突现象及其解决方案进行分析,最后讨论了仿真系统的死锁及其避免问题。

带协同约束弧的微分Petri网及其仿真

为使Petri网中单个库所对变迁的简单逻辑约束关系扩展到多个库所对变迁复杂的协同约束关系,提出了协同约束弧的概念,并将它与微分Petri网相结合,用以对具有状态反馈控制的混杂系统建模.结合一个二阶线性系统的实例,给出了它的带协同约束弧的微分Petri网模型,并用Stateflow和Simulink结合起来对这种带有协同约束弧的微分Petri网描述与仿真.仿真结果表明:在协同约束弧控制下,适时改变控制策略,将系统切换到不同的相空间,从而使不稳定系统最终在目标区域内稳定运行.

基于微分Petri网的业务流程模块适配方法

为适应业务流程多功能及动态变化的需求,用模块替换的方法对业务流程建模是解决问题的快速有效途径之一.以开放Petri网与微分Petri网为基础,提出了微分控制Petri网和微分数据Petri网的概念,分别从语义学角度利用微分Petri网的演化表达式对模型的控制流网与数据流网进行活性检测,利用微分Petri网对替换模块及其离散部分与连续部分进行结构稳定性分析,以达到业务流程模块适配分析.理论分析结果表明,所建立的微分表达式能够反映模型活性与稳定性,模块适配效果较好.最后基于平台数据进行仿真分析,实验结果表明本文所提的方法有一定的可行性.

应用微分Petri网分析汽车再生制动模式的切换

针对混合动力汽车再生制动模式切换过程中引起的混杂系统的动态变化难以控制的问题,利用混杂系统理论,分析了混合动力汽车制动过程中的离散事件和连续状态变量对再生制动模式切换的影响.基于给定的再生制动控制策略,建立了再生制动混杂系统的微分Petri网模型,在以往建模方法的基础上增加了对离散事件的单独刻画,实现了对再生制动过程中的离散事件和连续状态变量的综合建模.通过Matlab/Simulink/Stateflow建立再生制动数学模型,实现了对再生制动过程中离散事件和连续状态变量的综合仿真,完成了再生制动模式判断和模式切换过程,结果表明微分Petri网用于再生制动混杂系统建模是合理和可行的.

微分Petri网的稳定性分析

针对混合系统的特点,建立其微分Petri网(DPN)的模型.首先,给出一类DPN的稳定性概念和稳定性引理;然后通过引入两类函数,利用关联矩阵的信息对DPN的稳定性进行具体分析,进而构造新的复合能量函数,得到DPN的稳定性定理;最后通过仿真例子说明定理的有效性.

基于常微分方程的城市交通网络分析

首先建立城市交通网络的连续Petri网模型,用一组常微分方程来描述其语义,每个常微分方程描述交通流量的变化,交通流量可由介于0和1之间的数值来度量,此度量值显示交通堵塞的程度。针对不同的交通流速分析了各路段交通流量状况,适当调整信号灯的点火速率可以缓解城市交通阻塞问题。最后着重分析了某路段发生事故时对其它路段交通流量的影响。该方法的好处在于在做系统分析时,可避开状态爆炸问题。

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。

DPN架构的连续型企业生产与能耗耦合动态调度系统研究

摘要针对企业的生产和能源调度需求，采用模块化方法建立并研究了连续型企业生产一能耗耦合式动态调度系统的微分Petri网（DPN）模型，以解决当前能源调度与生产调度脱节的问题。该模型由总体架构模型、带遥调或遥信阀门的系统传输管网模型、检测预警模型、带协同约束弧的调度预警器模型和备用设备模型组成。采用DPN仿真算法，通过调整遥调、遥控和遥信阀门实现了系统DPN模型的动态调度仿真。该生产与能耗耦合的动态调度系统的软件已实现了从工艺界面到调度界面的转化。该系统对企业生产和能源管理具有重要的辅助作用。

基于常微分方程的死锁检测实验分析

用静态分析方法对并发程序进行死锁检测通常比较困难,其原因是会遇到状态空间爆炸问题.文中针对作者曾提出的一种可有效避免状态爆炸问题的死锁检测方法,进行进一步实验验证.该方法的基本框架是首先将表示并发系统的离散Petri网模型连续化,得到一种新的连续Petri网模型;在此基础上,建立系统的常微分方程模型;通过分析常微分方程组的解来检测系统中是否存在死锁.与传统方法不同点在于:该方法不需要遍历状态空间,而是分析一组常微分方程组的解.为了减少在求解常微分方程模型过程中的计算机系统的开销,作者还釆取了一系列优化策略.哲学家进餐问题被用来说明死锁检测的方法.大量的实验结果说明作者所提出的方法有着较强的静态分析能力.作为副产品,这种分析方法还可以用来判定系统的有界性.

基于微分方程的程序性能分析

基于连续Petri网模型,用一组常微分方程来描述程序,通过研究微分方程的解来研究程序的性能。每个微分方程描述程序状态的变化,每个状态可由介于0和1之间的数来度量,显示程序到达状态的程度。该方法的好处在于在做程序分析时,可避开状态爆炸问题。

导弹拦截的混杂对策系统建模研究

导弹拦截系统中既存在轨迹的连续变化过程,也存在策略的选择问题,单独采用微分对策和事件对策均无法有效描述该系统的混杂特性.将该过程看作一类混杂系统,提出一种导弹拦截过程(missile interception process,MIP)的混杂对策建模方法.基于混杂随机时延Petri网(hybrid stochastic timed Petri net,HSTPN)建立导弹拦截事件对策模型,结合导弹飞行过程的动力学模型建立拦截过程的微分对策模型;以"民兵Ⅲ"导弹作为进攻弹,对MIP的混杂过程进行实例仿真.结果证明,采用混杂对策建立的导弹拦截混杂描述方案,既可以较好地描述导弹轨迹的连续变化过程,也可以描述策略的选择问题.