基于概率有色Petri网和马尔可夫链的工作流和数据流管理

在大数据背景下,信息系统中的工作流和数据流往往同时发生,然而现有研究往往仅对工作流进行建模而未考虑数据流。论文对工作流和数据流进行统一建模,首先对基本Petri网进行扩展,定义概率有色Petri网PCPN,实现对工作流和数据流的分别刻画;定义了PCPN的基本逻辑单元,并对工作流和数据流进行建模分析,基于PCPN的工作流和数据流模型转化为马尔可夫链模型,并进行数学概率分析和决策分析。通过实例建模验证了论文建模方法的有效性和可行性。

基于有色自控Petri网的电网故障区域识别

为减小电网故障搜索范围,避免对电网内所有元件依次进行故障判断,提出了一种基于有色自控Petri网的电网故障区域识别方法,有效地把故障诊断问题局限于一个或多个无源网络中。首先,针对断路器跳闸引起电网拓扑结构变化这一离散事件的动态过程,以Petri网作为建模工具,对全部元件赋予颜色属性并允许有向弧上有可变的权,构建用于电网故障区域搜索的有色自控Petri网模型。然后以Net Beans为开发环境,运用Java语言编程实现对故障区域的快速搜索。对某8节点测试系统的仿真结果表明:对于电网中存在的单重故障、多重故障以及保护和断路器有不正确动作的复杂故障,该方法均能快速准确地确定故障区域,有助于电网故障诊断的后续工作顺利进行。

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。

基于有色Petri网的ETCS无线通信可靠性分析

ETCS-3级(欧洲列车运行控制3级系统)无线通信系统是一个动态、复杂的分布式系统,其性质和最终实现正确性的形式化验证具有重要意义。本文利用分层赋时有色Petri(CPN)网,综合随机信道恶化、越区切换、信道连接中断等无线信道失效模型,提出ETCS无线通信信道模型的分层结构,定义信道失效模型和概率传输延时,分析信道模型和数据传输的时间特性。分析结果表明,数据帧传输延时小于20s的通信可靠性为99.97%。因此,相继运行列车时距为1min时,数据帧传输延时小于20s的通信可靠性满足ETCS规范要求。

基于有色Petri网的电力系统故障诊断模型研究

现有的基于Petri网的电网故障诊断模型通用性不强,针对大电网建模时模型结构较复杂。建立了一种基于有色Petri网的电网故障诊断模型,用不同的单色代表保护类型、断路器和电网元件,根据保护原理和网络拓扑组合成复合色,用带有这些颜色标记的托肯表示不同类型的状态信息。同时建立有色Petri推理过程,给出变迁的点火规则,根据有色Petri网的推理规则进行推理获得诊断结果。通过对110 kV局部电网和某省局部电网的仿真验证表明:该方法对简单和复杂故障均能获得正确的诊断结果,并且推理速度快,模型简便,网络拓扑和保护配置的改变不影响模型结构,是一种通用性较强的电网故障诊断方法。

机组组合问题的复合控制有色Petri网模型

文章针对有色Petri网对复杂控制系统建模的不便之处进行了改进:使各种控制条件直接作用于有色Petri网的可控变迁,将变迁分为时钟推进控制变迁、外部事件控制变迁、不可控变迁和计算用变迁四种,并提出了一种复合控制有色Petri网(CCCP)模型。在某些情况下,由于触发颜色的不同,同一变迁可属于不同的类型,各类变迁的区别主要在于触发条件不同。文章还利用定义的CCCP对考虑时间约束的发电机组组合问题进行了建模、分析,并通过举例进一步阐述了CCCP在对机组组合这类复杂控制问题进行建模时的作用。该模型为机组组合问题提供了一个新的建模思想和较好的解决方案。

一种基于有色Petri网的知识库验证方法

以有色Petri网为基础 ,在经过了必要的功能扩充后 ,针对知识验证的主要内容 ,建立了有色Petri网的知识表示模型 ,提出了一种简洁有效的、基于有色Petri网的知识库验证方法 ,并给出了相应的判定准则 ,最后给出了一个说明知识表示模型和知识验证判定准则的实例 .

基于有色Petri网的FIFO栈建模与优化

先入先出FIFO栈在智能仪器及测试系统中起着重要作用。针对FIFO栈设计缺乏理论指导和严格数学验证的问题,提出采用有色Petri网(CP-net)来建模和优化FIFO栈。提出了一种FIFO栈设计模型,FIFO栈的入栈口和出栈口固定但容量可变。应用建模、仿真工具CPN Tools对FIFO栈的动态运行过程进行建模、仿真和分析,并在此基础上,对FIFO栈模型进行了优化。采用Verilog HDL在现场可编程逻辑门阵列FPGA上具体实现了FIFO栈的硬件电路。仿真结果和实际应用表明,该设计模型是活的、公平的、安全的和高效的。

基于有色Petri网的CBTC系统列车追踪过程建模与仿真

针对基于通信的列车控制系统(CBTC)特点,首先分析了CBTC系统移动自动闭塞下的列车追踪模型,给出了模型的形式化描述,并依据此追踪模型采用分层有色Petri网(CPN)建立了两辆列车运行追踪过程的模型,仿真分析CBTC系统移动自动闭塞下的列车追踪特性。仿真结果表明追踪模型能够描述CBTC系统移动自动闭塞下的列车运行追踪过程。

基于有色Petri网的车载设备模式转换测试序列生成方法

为高效、自动生成覆盖车载设备所有转换路径的测试序列,根据《CTCS-3级列控系统系统需求规范》,首先基于有色Petri网构建车载设备模式转换(MTCPN)模型,并采用ASK-CTL公式和非标准状态空间查询法对MTCPN模型进行分析和验证,然后根据车载设备模式转换规则,将车载设备的工作模式及其转换路径映射为有向图,采用中国邮路算法求解有向图,生成1条最优邮路,并对该邮路进行二次优化,生成车载设备模式转换的测试目标序列集;将测试目标序列作为MTCPN模型的输入,仿真生成满足全路径覆盖准则的可执行的测试序列集和XML文件。验证结果表明:基于有色Petri网的测试序列生成方法能够满足测试需求,并且避免了既有方法的状态空间爆炸和搜索死循环问题,提高了测试效率。

基于有色Petri网的CTCS-3级列控系统RBC切换的建模与形式化分析

在CTCS-3级列控系统中,车载设备在执行RBC切换过程中所用时间的长短和切换成功概率的大小,严重影响着列车的运行效率。本文利用有色Petri网对车载设备进行RBC切换的两种方式分别建模,模型中引入GSM-R故障模型和非周期消息模型,模拟在GSM-R网络中消息的传输过程和重发机制。研究结果表明:基于两部车载电台的RBC切换方式比基于一部车载电台的RBC切换方式所用时间更少,效率更高。列车速度、消息重发时间间隔都会影响列车执行RBC切换的时间。消息重发时间间隔和RBC重叠范围又会影响车载设备进行RBC切换的成功概率。

电力系统网络拓扑分析的有色Petri网模型

考虑了电力系统网络拓扑分析问题 ,研究了实时拓扑分析的动态特性 ,并提出了改进的拓扑分析算法。把整个电网拓扑分析问题分解为若干个基本分析单元 ,提出了基本分析单元的有色 Petri网模型 ,用令牌表示母线 ,用令牌的颜色表示连接在同一母线上的结点。基于基本分析单元有色Petri网的电网拓扑分析 ,当某个开关改变状态时 ,只重新计算包含该开关两端结点的母线。基本分析单元的有色 Petri网描述了开关状态变化引起网络拓扑变化这一离散事件动态过程。分析表明 ,基于基本分析单元有色 Petri网的拓扑分析算法比传统方法效率高得多。

基于模糊有色Petri网的故障诊断方法

针对普通Petri网在诊断电网故障元件中存在的模型复杂、处理不确定性信号能力差的问题,提出了一种基于模糊有色Petri网的故障诊断方法。该方法将接收到的各类保护信号、断路器状态、信号的置信度以及可能的故障元件等因素都包含在托肯的复合颜色当中,通过一系列变迁触发规则,得到复合色为故障元件、置信度的托肯,从而诊断出故障元件及发生的置信度。仿真结果表明,该方法不仅模型简单、不受网络拓扑影响,而且解决了信号的不确定性问题。

基于有色Petri网的安全协议安全性仿真

如何验证安全协议的安全性是一项非常重要的工作。提出了一种基于有色Petri网的安全协议形式化描述与安全性仿真验证方法。给出协议的有色Petri网模型,分析协议运行过程中可能出现的不安全状态,利用Petri网的状态可达性判断这些不安全状态是否可达从而验证协议的安全性。针对Diffie-Hellman协议给出了具体的仿真分析过程,证明了这种方法的有效性。

基于库所有色Petri网的故障诊断算法研究

基于库所有色Petri网的故障诊断技术充分利用Petri网在故障分析和诊断中的优势,以船舶电站故障数据集为基础构造模型;并结合故障诊断实际对传统有色Petri网作适当改进,实现图形化故障树的分层分类着色显示,并以简单的矩阵运算实现故障诊断,从而有效弥补了传统Petri网在实际应用中的缺陷,适应了故障诊断的分析和建模需要。

基于赋时层次有色Petri网的医疗服务流程建模与优化

构建一个高效、精简、优质的医疗服务流程是医院高效、低成本和高质量运营的基础。针对目前医疗服务缺乏定量化的分析评价手段,提出了采用赋时层次有色Petri网(HTCP-net)来建模和优化医院当前的医疗服务流程。应用建模、仿真工具CPNTools对医疗服务流程进行建模和仿真分析,从而得到患者平均等待时间、各类资源利用率等医院的外部和内部性能指标,最后在此基础之上通过合并任务、整合资源等流程重组和优化方法实现了医院服务效率的提高和服务质量的改进。

基于有色Petri网的复杂武器系统任务可靠性建模及估计

针对复杂武器系统的任务可靠性提出一种具有记忆标识的有色Petri网分层建模方法。首先用具有记忆标识的有色Petri网建立系统所有任务、每个任务具有的可重构数和所需资源,然后根据资源的状态和累积工作时间即可确定相应的任务能否完成,从而获得任务的可靠性指标。以某野战防空C3I系统中旅指挥站为例说明该方法是可行的。该方法适合于多任务可重构系统的任务可靠性建模及其估计。

基于有色Petri网的网格调度模型的研究

有色Petri网(CPN)是一种高级网系统,可以为系统建模提供强有力的支持。该文介绍了CPN的基本概念和建模特性,在研究目前网格调度环境的基础上,提出了网格调度的CPN模型。

基于有色Petri网和IPSO的并行测试系统任务调度研究

并行测试以减少测试时间和降低测试成本的强大优势成为下一代自动测试系统ATS发展的热点;针对ATS中并行测试任务调度复杂、难以优化问题,提出了一种有色Petri网和改进粒子群优化(IPSO)算法相结合的任务调度优化算法;采用有色Petri网建立并行测试系统模型,得到并行测试的动态特性;采用IPSO算法搜索最优的任务调度路径,得到以测试时间最短为目标的最优任务调度方案;最后,将该算法应用到某型雷达电路板并行测试系统中,研究结果表明,与遗传算法GA相比,该算法效率更高,更利于工程应用。

一种基于有色Petri网的语义Web服务组合验证机制

Web服务组合是一个复杂而易错的过程,现有的组合规范又缺乏有效的验证机制,无法保证组合服务的顺利执行。针对这一问题,并根据目前的语义趋势,利用有色Petri网对基于Web服务本体描述语言的服务组合系统进行形式化描述和建模,通过服务组合代数定义组合运算的基本规则。在此基础上,根据Web服务本体语言组合要素的相关语义建立其对应的有色Petri网结构。另外,给出了分析验证所生成的有色Petri网模型的具体方法,使用该方法可以检验组合系统的各项动态性能,探测死锁等错误,从而提高组合的可靠性,避免执行失败。最后,通过实例直观地描述了建模与验证的工作过程。