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.

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。

基于随机颜色Petri网的食物网能量流动建模与分析

为更好地描述能量流动问题,对生物变化做出及时的预测。以食物网中能量流动为例,提出一种随机颜色Petri网模型及可达性分析方法。在颜色Petri网的基础之上针对token引入随机函数和约束函数等属性用来描述token的传递特性;基于随机颜色Petri网提出可达图构造算法和随机概率矩阵;将随机颜色Petri网应用到食物网的能量流动过程中,对能量流动过程进行分析并对传递的物质进行分类,验证该模型的有效性。

基于时间Petri网的电-气综合能源系统薄弱环节辨识

为有效辨识电-气综合能源系统薄弱环节,防止级联性重大事故,提出一种基于时间Petri网的电-气综合能源系统薄弱环节辨识方法。利用Petri网对系统做抽象化建模,确定故障源的关联区域子系统,并构建基于级联故障路径的时间Petri网模型,描述电-气系统故障传播的动态特性和时序差异,将级联危害评价计算融入到Petri网的运行过程中,寻找引发级联失效的关键环节,以IEEE30节点和25节点天然气系统组成的电-气耦合系统仿真分析,验证所提方法的有效性。

一种基于带标签时间约束Petri网扩展可达图的数据流通合规性检测

随着社会制度的不断完善和法律法规的不断健全,企业的经营管理流程面临越来越多的合规性检测要求。利用带标签的时间约束Petri网(LTCPN)模型描述数据流通过程中所遵循的法律法规及行业规则。为了支持更多维度的规则表达,首先需要基于LTCPN可达图构造扩展可达图GNR,然后根据含时间戳的事件日志自动生成实际数据流通模型GNP。通过检测GNP|=GNR是否成立来判断基于含时间戳的事件日志的数据流通过程是否符合LTCPN描述的规则规范。针对语义信息不明的流程模型合规性检测问题,利用图的点与边连接结构是否相同来检测事件语义无关的功能性属性是否合规。对于语义信息明确的流程模型,可以通过节点或边的语义信息有效减少检测过程中探索的状态空间数量,同时可以进一步丰富合规性检测的非功能性属性检测。通过实验验证了该方法在进行合规性检测方面的可行性。

交通点播服务的时间颜色Petri网模型及分析

随着交通信息网格系统的推广应用,系统用户越来越多,原有系统配置已不能满足实际用户需求。本文建立了交通信息网格系统提供的主要服务-点播服务处理过程的时间颜色Petri网模型,通过模拟增加用户量和点播处理进程数,分析点播请求响应时间的变化,为系统配置扩容提供了有益的参考。

基于时间颜色Petri网的挖掘机装配线建模与仿真

为克服工程机械产品装配线节拍人工分析方法不足的问题,以某挖掘机制造企业现有装配线为例,提出一种基于时间颜色Petri网的挖掘机装配线节拍分析的仿真模型。应用TCPN建模方法构建了装配线上单一装配工位的模型单元,根据挖掘机装配流程图构建整条装配线的模型,定义模型中颜色集、变量、变迁和库所等关键要素,给出变迁和弧上使用的函数与表达式。使用CPN Tools对所建模型进行仿真,并对模型中各工位装配性能进行分析,提出装配线平衡的改善建议。

下一代高速铁路LTE-R时间同步网协议脆弱性分析

铁路无线通信系统时间同步网络,是保障行车安全和提高铁路运营效率的重要基础。针对下一代高速铁路LTE-R自身全IP化架构在使用精确时钟PTP时间同步协议过程中易受到ARP攻击的问题,提出基于随机Petri网(SPN)的LTE-R时间同步网协议脆弱性分析方法。建立了ARP攻击状态下LTE-R时间同步网协议脆弱性分析SPN模型;通过马尔科夫链同构的方法,得到ARP攻击下LTE-R三级时钟节点实施速率与PTP协议同步正常、异常之间的关系曲线;定量得到了影响LTE-R时间同步网协议脆弱性的关键因素。研究结果为GSM-R时间同步网络向LTE-R安全演进提供了一定的理论参考依据。

基于模糊时间Petri网的电网故障诊断方法

故障元件判别作为电网故障应急处置的首要环节,是在线调控运行的重点工作之一。针对现有基于Petri网的电网故障诊断方法未充分利用时序信息或者时序推理过程复杂的问题,提出一种基于模糊时间Petri网的电网故障诊断方法。为Petri网中库所及变迁引入时间属性以表征电力系统告警信息的时序约束关系,定义了置信概率与时序约束的关联推理运算,并从模型结构出发建立了模糊时间Petri网的分层推理过程,能够同时推理得到元件故障的置信概率及其时间点约束。算例仿真表明,所提方法能够快速判定故障元件,诊断结果正确且合理,具有较强的容错性,且能对告警信息做出正确评价。

一种扩展了价格信息的时间Petri网

性能和成本分析是业务流程建模的主要目的,扩展了时间信息的Petri网能够有效地进行性能分析,但是对成本分析却无能为力.提出一种扩展了价格信息的时间Petri网——价格时间Petri网.首先为时间变迁扩展价格参数,并使用价格时间变迁系统给出价格时间Petri网的语义;然后提出计价状态类的概念,并证明为状态类扩展累积成本的合理性和完备性;进而给出一种算法来证明有界价格时间Petri网的最小成本可达问题是可判定的;最后给出一个应用例子并得出结论:为时间Petri网扩展价格信息并将其应用于业务流程管理领域是可行的.

一种基于时间Petri网的工作流模型

面向任务流和资源流并行的业务过程,讨论了一类如何通过资源流控制任务流的工作流建模问题.在时间Petri网的基础上提出了一种称作资源/任务网(R/T-net)的工作流概念模型,并给出了基于R/T-net的工作流建模过程.设置在任务模型中的资源依赖和资源期望可以有效地实现资源流对任务流的控制,而其中的资源点火规则和资源路由规则可以灵活地实现资源的协调、同步、分配和传递,因此,比仅用时间属性刻画任务转移的时间Petri网模型更符合诸如办公、制造、物流运输等业务过程.

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。

基于时间Petri网的断路器虚拟装配系统研究

提出了一种基于时间Petri网模型的断路器自动化虚拟装配系统,采用时间约束的嵌套式Petri网模型对装配系统行为逻辑进行描述。将建立的Petri网模型中的库所、变迁与Unity 3D软件的虚拟场景中的实体对象相对应,采用时序驱动的方法在Unity 3D中对断路器自动化装配实体进行了虚拟重现。开发了基于C#函数库的虚拟装配系统数据交换引擎,可通过Wi-Fi、工业串口与外部实体实现数据交换。采用包围盒法对虚拟装配单元和零部件进行碰撞检测设计,进而实现了断路器自动化装配系统的虚拟现实仿真,并验证了该系统的可行性和有效性。

基于时间Petri网的工作流系统模型的线性推理

目前工作流理论的研究主要集中在工作流管理模型的结构及正确性分析 ,很少有人研究与时间有关的工作流模型的性质 ,特别是模型中的时序关系推理及性能计算问题 .本文重点研究了这方面的问题 ,用时间Petri网表示工作流模型并对基本工作流模型进行时序分析 ,给出线性时间推理的规则 ,运用这些规则 ,可对复杂的工作流模型进行逐步化简 。

用层次颜色Petri网模拟主体行为

智能主体动态动作的形式化描述是开发应用多主体系统的关键之一,目前对于主体动作的形式化描述多是基于逻辑学的描述,不易直接应用到系统开发中。该文通过利用层次颜色Petri网对市场多主体系统的模拟,提出并讨论了利用层次颜色Petri网为多主体系统建模、模拟主体行为的方法,该方法对多主体系统中主体间的各种动态关系有较好的刻画,并且通过层次化的方法减少了利用一般Petri网系统(如: P/T系统)模拟复杂系统时所遇到的难度。

基于时间Petri网的装备体系可靠性建模与仿真

针对装备体系规模大、层次多、成员彼此分离、不断演化的特点,以及体系可靠性预计与分配困难的问题,在充分研究体系内涵的基础上,结合美国国防部体系结构框架(Department of Defense Architecture Frame-work,DoDAF)和流程分析研究方法,提出了一种基于时间Petri网流程分析的装备体系可靠性建模与分析方法,详细分析了体系结构和使用流程的建模过程,构建了装备体系的可靠性计算模型。以某机场航空保障体系为例,说明了基于流程的体系可靠性建模分析的详细过程,通过ExSpect(Executable Specification Tool)仿真软件,得出了装备体系流程的执行时间和可靠度仿真结果。

计及时间约束的改进模糊Petri网故障诊断模型

为充分利用故障事件记录的时间约束特性,进一步提高故障诊断的准确性与快速性,建立了一种计及时间约束的改进模糊Petri网故障诊断模型。首先,分析故障事件记录的一元、二元时间约束关系,研究不确定及缺失的报警信息对故障诊断的影响,利用虚拟有向弧及Petri网产生式规则,建立改进模糊Petri网模型;之后,通过正、反向时序推理分析,获得所有报警信息应该满足的时间区间,依据所建立的状态真值矩阵有效甄别出时序不一致的报警信息;在上述基础上,制定电网故障诊断的具体流程,提出继电保护装置动作行为辨识规则;最后,通过局部电力系统的多组算例仿真和实际系统故障案例测试,证明了所建模型能有效地诊断出电网故障,并具有较高的容错性。

基于时间Petri网的实时多任务调度方法研究

Petri网是一种模拟和分析的系统工具,能有效地描述并发与并行、同步与异步问题。对时间Petri网在水下航行器制导系统仿真多任务调度中的应用进行了探索和研究。首先介绍了时间Petri网的基本原理,并以水下航行器制导仿真系统为例,将水下航行器制导仿真多任务系统划分为自导子任务、控制子任务、程序弹道子任务、目标运动子任务和指挥导引子任务。在建立和分析时间Petri网模型的基础上,给出资源约束双处理器条件下的最佳调度方案。仿真结果表明,通过该方法完成的多任务调度,能使水下航行器制导仿真系统多任务协调地在双处理器计算机环境下运行,满足水下航行器制导仿真系统分析研究的需求。

计及拓扑结构的时间Petri网故障诊断模型

故障元件的快速准确识别是电力系统故障应急处置的首要环节,是电网在线调控运行的重点工作之一。针对现有基于Petri网的电网故障诊断方法未能充分利用系统拓扑信息以及告警时序信息等问题,提出一种计及拓扑结构的时间Petri网故障诊断模型。首先,从系统的拓扑描述及告警信息的时序推理出发,定义了时间Petri网故障诊断模型,并给出了其图形建模及矩阵描述;其次,从保护逻辑出发,重点分析了断路器失灵保护以及远后备保护推理路径的拓扑映射转换规则,在此基础上给出了时间Petri网模型的推理流程及其矩阵推理算法,无需遍历便能够快速得到各疑似元件的故障置信概率及其时序点约束区间;最后,IEEE 39节点系统算例的仿真结果验证了所提故障诊断方法的有效性、容错性及适应性。

基于Petri网的工作流建模及时间性能分析

为求得与实例到达率相关的工作流模型平均完成时间,对Petri网模型进行了扩展,定义了扩展时延Pe-tri网,分析了工作流串联、并联、选择、循环4种基本模型,给出了利用排队论和随机Petri网理论计算工作流模型时间性能指标的新方法。应用该方法对工作流4种基本模型的实例进行时间性能评价,并在Exspect环境进行了模拟测试。实验结果表明,在4种模型中最大相对误差在2%左右,从而证明基于扩展时延Petri网的方法是分析工作流系统时间性能的有效方法。