考虑行人影响的时延Petri网交叉口信号控制研究

论文基于时延Petri网(Timed Petri Net,TdPN)建立了一种考虑行人影响的可变相序信号控制模型,以有效缓解城市交叉口交通拥堵、车辆通行效率低下的问题。首先使用时延Petri网描述行人过街行为及其与车流冲突的过程,并对可变相序下车流受行人影响的配时进行决策,提出了一种滚动优化算法。该算法结合每个信号周期的车流与行人信息,按照先决策相序后决策配时的步骤对系统进行滚动优化,最终获得当前周期的最佳信号控制方案。通过将此模型与其他未虑行人影响的可变相序模型[12]和固定相序时延Petri网模型综合对比验证发现,该模型能有效缓解交通拥堵、提高交叉口的通行效率。

基于Petri网的数学建模竞赛报名系统建模优化及变化域分析

为解决数学建模竞赛报名系统中存在的结构性问题,提高竞赛报名效率,利用Petri网的相关理论对数学建模竞赛报名系统进行建模,并对竞赛报名系统存在的问题,进行了优化并使用模型间迹行为轮廓关系对模型进行变化域定位分析,最后使用PIPE软件进行仿真模拟。实验结果表明,优化后的模型具有合理性和可行性。

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。

基于时延Petri网的并行程序的分析

在分析并行程序时,很多问题需要考虑,如通信、同步、数据划分和分配、负载平衡、容错、异构、死锁及竞争等问题,采用一般方法是很困难的。时延Petri网能够很好地描述这些问题,使并行程序的分析变得简单,且有利于并行程序的分割。给出了并行程序的时延Petri网建模方法,并对一个实例进行了分析,得出了并行程序的Petri网模型,对并行程序的分析及验证打下了基础。

基于时延Petri网数据并行问题的分析

Petri网作为一种直观的图形建模工具和一种具有丰富数学基础的形式模型,非常适合描述具有并发、异步和分布特征的系统。数据并行即将相同的操作同时作用于不同的数据,利用时延变迁Petri网来分析数据并行问题,可以找出具有相同操作的结构,这对于数据并行问题在并行机上进行模拟有很大好处。

故障Petri网的概率变迁方法研究

为了对故障建模中的不确定性问题进行描述,并降低故障推理的计算复杂度,定义了故障Petri网的概率变迁方法,对概率变迁及其激发规则作了有别于传统Petri网的定义;将系统故障解释为源库所故障或者变迁的激发功能故障;依据变迁及其外延的一般形式,给出了故障Petri网的概率变迁分析方法,由此提出了一种故障诊断算法。在实例中,设计实验对所提出的故障诊断算法进行验证,结果表明算法能够快速、有效、可靠地诊断出系统故障。

随机Petri网模型中变迁的串、并联性能等价化简技术

随机Petri网的状态空间爆炸问题的研究始终是Petri网研究的主要问题之一 .在随机Petri网模型中 ,变迁的串、并联是Petri网模型的主要基本形式 ,对它的化简不仅有助于解决随机Petri网状态空间的爆炸问题 ,而且也为其他随机Petri网的化简技术提供一个坚实的基础 .另外在诸如工作流、多媒体等重要的随机Petri网模型中也存在大量的变迁的串、并联结构 ,所以对随机Petri网模型变迁的串、并联的化简 ,特别是能够推导出它的性能等价的数学公式就显得很有必要 .本文详细阐述了随机Petri网变迁的串并联的模型化简技术 ,推导出了变迁的串、并联化简的性能等价公式 ,并给出一个化简的例子 ,最后对结果的相关问题进行了分析 .

基于时延Petri网模型的机器人装配任务规划

采用时延Petri网针对有代表性的柔性装配单元进行建模 ,柔性装配单元包括装配机器人、拧螺钉机器人、变位器和加工中心等自动装配和制造中的常用设备 ,具有较大的通用性。推导了顺序作业和并行作业的时间消耗计算方法 ,针对具体任务提出了任务规划的时间优化算法 ,通过仿真和试验两种方法对最优规划序列进行了验证。该项研究可在作业时间要求严格的场合产生优化的装配任务序列 。

Petri网的映射变迁关系相似性度量

为了准确计算业务流程管理中流程模型的相似性,给流程的比较、索引和搜索提供有效的保证,使用Petri网对业务流程进行建模,提出基于Petri网的映射变迁关系相似性度量方法.利用流程变迁之间存在的5类基本关系:强线性、弱线性、互斥、并行和循环关系改进传统的工作流网模型,通过度量相同变迁节点在不同流程中结构上的相似性来计算流程相似性.实验中对流程模型进行约束性的增加和删除变迁操作,在达到提高流程相似性的目的的同时,通过与不同流程相似性算法的结果进行比较,验证了所提方法对于解决计算流程相似性问题的有效性.

基于时延Petri网的交通信号配时方案建模与分析

针对一般情况提出一个建立道路交叉口交通信号配时方案时延Petri网模型的方法.该方法将进入交叉口车流通行权的描述细化到了每一个行驶方向每一个转向,因此便于对系统模型各种性质进行分析以及适合将其作为基于Petri网的城市交通网络仿真模型的一个组成部分.讨论模型分析并针对一个实例给出了模型仿真运行的结果.

基于T-不变量消除的Petri网合法变迁引发序列判定算法

Petri网的合法变迁引发序列问题(LFS)是其可达性问题的子问题。前人在LFS判定时常因判定算法的指数级时空复杂度或算法难以推广至一般Petri网而受限。因此,基于Petri网T-不变量支集变迁与可达图有向环路上标注变迁的对应关系,综合应用线性代数与可达树分析,原LFS判定被缩减为以基础向量为发生数向量的LFSb判定。通过两棵可达树(分别以原网、初始标识;逆网、目的标识为根)层序轮流构造同时比较当前叶节点层中的标识,若算法终止前有相同标识出现,则LFSb(LFS)判定成功;反之,LFS判定失败。分析表明,算法的时间复杂度为多项式级别的,且适用于一般Petri网的LFS判定。

含不可控变迁的Petri网监控器设计

在基于Petri网建模的含不可控事件的离散事件系统监控器设计中,当给定的控制目标为Parikh矢量约束时,提出通过转换矩阵R将不可控变迁导致的非法不等式约束变换为允许约束,并求得相应监控器.构造矩阵方程求解R,通过矩阵方程的相容性判断R的存在性,并给出利用广义逆矩阵求解R的算法,得到对应的允许约束和监控器.同时提出代价函数,用于寻找控制观测代价最小的监控器.最后通过实例验证了该算法的正确性和有效性.

Petri网多重变迁集的行为轮廓一致性分析

为有效解决业务流程模型中出现的重复活动的行为轮廓一致性问题,提出了一种基于Petri网多重变迁集的行为一致性测量方法。在多重变迁集的基础上,分析了模型行为轮廓中变迁的3种弱序关系,提出了一种考虑一致匹配变迁对与匹配变迁对的比值的测量方法,测量了包含重复活动的模型间的行为轮廓一致性服从度。通过理论和实例分析表明了该方法的有效性。

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。

基于含不可观变迁Petri网的码垛机器人零件加工系统故障检测方法

研究了基于含不可观变迁Petri网的码垛机器人零件加工系统故障检测问题。结合机器系统运行过程中的故障特征,对Petri网在机器系统故障诊断中的应用进行了研究,提出了包含不可观变迁Petri网的基本可达树和诊断分析函数的概念及基本可达树故障检测算法。以码垛机器人零件加工系统为例,建立了Petri网系统模型,应用基本可达树故障检测算法进行检测,故障检测结果符合码垛机器人零件加工系统实际运行情况,验证了该方法的有效性。

基于变迁记忆的无人化掘进机故障Petri网研究

无人化掘进机是无人化采矿技术理念的具体实现,煤矿智能化开采要求掘进机具备智能诊断技术。本文在分析传统Petri网在故障诊断领域的应用基础上,给出了故障诊断问题的不同建模分类及一种理论表达,并抽象出故障诊断领域的三大科学技术问题。介绍了表征变迁记忆的变迁标识矩阵,用于表达故障传播路径,在此基础上从新型故障Petri网定义、关联矩阵改进、状态方程、变迁记忆表达等几个方面,论述了基于变迁记忆的掘进机故障Petri网的理论定义及技术实现。最后验证并指出了智能诊断函数的表达形式及故障传播路径智能推理的一致性表达。

基于双变迁Petri网的嵌入式系统建模

介绍了双变迁Petri网的基本理论,分析了其在复杂系统建模中的不足,引入了面向对象技术,论述了该方法在嵌入式系统建模中的应用.采用该模型,进行了实例分析,表明该方法能够较好地解决复杂嵌入式系统的建模问题.

时延Petri网分布式模拟的先行值研究

先行值计算是提高时延 Petri 网并行模拟性能的一个好的方法。给出了时延 Petri 网的先行值计算的四种基本结构,对于存在循环的复杂的 Petri 网结构给出了预测图算法,通过预测图,能够很容易求出静态和动态先行值,在并行模拟中利用先行值可以分析出存在并发和阻塞的结构,从而为网分块在并行机的结点上运行奠定了基础。

双变迁Petri网的电路模拟技术研究

介绍了双变迁Petri网的基本理论,探讨了Petri网模型的逻辑电路描述方法;针对逻辑电路模拟双变迁Petri网所遇到的问题,提出了采用硬件描述语言模拟双变迁Petri网的方法,详细讨论了用Verilog语言实现双变迁Petri网的技术;通过一个双变迁Petri网模型实例,在模拟软件中进行了模拟分析,验证了方法的可行性。研究表明,使用硬件描述语言描述Petri网模型,利用现有的设计模拟工具,可以模拟模型运行,分析模型的特性,方法简便,适用范围广,为双变迁Petri网模拟分析提供了一种新途径。

具有不可控变迁的离散事件系统Petri网控制器的研究

针对基于Petri网建模的离散事件系统的Petri网控制器的设计问题,分析了系统中存在不可控变迁时的情况,并基于局部设计和Petri网简化技术,提出了一种新的控制器设计方法。该方法首先将约束条件分为允许约束和非法约束,并通过矩阵转换方法将非法约束转换为允许约束,然后通过约束矩阵设计出相应的控制器。该方法由于只考虑与约束库所、约束变迁及不可控变迁相关联的局部关联矩阵,降低了矩阵的维数,简化了控制器的设计,避免了死锁。最后,基于两个实例验证了该方法的高效性。