正规语言闭包运算的Petri网构造方法

Petri网语言与Chomsky文法体系之间的关系已有了一些结论,已经证明正规语言是Petri网语言的一个子类。相关文献中给出了一种Petri网子类——恰当终结的标准Petri网,并且已经证明恰当终结的标准Petri网语言与正规语言的等价性。在此基础上,研究了正规表达式中Kleene闭包运算"*"的Petri网构造方法,分别给出了Kleene闭包运算"*"的ε-空标注和无ε-空标注Petri网模型的构造方法。该构造方法可由产生正规语言L的网模型直接得到产生正规语言L*的网模型。证明了对于恰当终结的标准Petri网,正规语言闭包运算"*"的构造是封闭的。

正规表达式到无空标注Petri网的构造方法

已知一个语言表达式或语言的集合,如何直接构造产生该语言的Petri网模型是Petri网语言理论中的一个重要问题。语言表达式到Petri网(无ε-空标注)的转换算法更有难度。研究了恰当终结的标准Petri网语言(无ε-空标注)关于连接算、选择(并)运算、闭包运算、并行运算的性质,在此基础上给出正规表达式到无ε-空标注的恰当终结的标准Petri网的转换算法。作为对传统形式语言的有益补充,还给出了带并发算子"//"的正规表达式到恰当终结的标准Petri网(无ε-空标注)的转换算法。

一种分层模糊Petri网风险评估方法

针对传统模糊Petri网在对不确定环境下的专家系统的知识表示与推理时无法兼顾不确定知识的模糊性与随机性、在复杂的故障情况下故障的因果关系表达不清晰、定量推理计算时缺乏层次性、不能局部求解的问题,构建一种基于云模型的分层模糊Petri网以加强模糊Petri网的知识表示能力和提高推理过程的计算效率。利用专家知识和Petri网层次分解原则将系统故障模式和故障原因之间的因果关系进行建模,使故障建模更具结构性,计算更加灵活;应用云模型处理知识的模糊性和不确定性;通过合理考虑局部权重和全局权重,结合Petri网层次分解原则和云聚合算子给出相应的推理算法。实例验证表明,所提方法能够有效对系统进行风险评估,且在知识表示和推理方面优于其他方法。

一种基于Petri网的软件定义构造方法

本文描述一种支持ＭＨＳＣ方法论的软件需求定义构造的Ｐｅｔｒｉ网方法，基于提供的需求描述模型，可形成Ｐｅｔｒｉ网表达的软件定义结构，通过变换与求精方法，逐步生成实现层的功能模型，利用支持不同粒度功能模拟的仿真机制对定义进行证实与验证，论文提出一种新的定义框架，并为软件自动生成的研究从定义层的描述机制出发提供一种新思路。

一种构造Petri网可达图的方法

Ｐｅｔｒｉ网是一种系统设计和分析的工具，为了完成Ｐｅｔｒｉ网的各项分析，还需借助如可达树、矩阵方程、可达图等工具．

一种基于同步合成构造Petri网进程表达式的方法

Petri网的进程是用于系统行为和状态描述的有效工具,Petri网的进程表达式可以给出系统全部进程的描述,但是对于任意无界Petri网而言求取其进程表达式十分困难.文中首先考察结构简单的S-网的进程行为,给出各种类型的S-网的进程表达式的描述方法.然后拓展了Petri网同步合成的概念,分析了同步合成过程中基本进程段集之间的关系,并利用同步混排给出了进程表达式之间的关系.随后证明了一个Petri网可以通过一组S-网同步合成得到,利用S-网的进程表达式给出了构造Petri网的进程表达式的方法.

改进Petri网下异构跨域用户身份验证方法

在异构跨域用户身份验证时,由于用户身份存在属性特征难以捕捉、状态描述误差大等问题,导致验证精准度较低,为有效解决这一问题,文中提出一种基于改进Petri网的用户身份验证算法。利用改进Petri网反映不同局域网中事物间依赖关系,将异构跨域用户活动模型与Petri网模型转换,采用同步用户的状态变化提取实时状态特征值。通过建立云间身份认证中心,计算用户不同身份代表性词语在一定周期内出现的次数和频率值。提取频率最高的词语,并计算该词语在待验证用户全部代表词语库中的权重值,对比权重值与验证熵值,将得到的验证参数输入到认证中心,输出验证结果。实验结果表明,所提方法在先验节点比例为8%时,验证准确率达到0.9,且召回率和综合指标均在0.6以上,具备一定的抗攻击性,整体实用性能强、利用价值高。

SSPN-RA:基于SS-petri网的工业控制系统安全一体化风险评估方法

随着信息化与工业化的融合不断加深,工业控制系统中信息域与物理域交叉部分越来越多,传统信息系统的网络攻击会威胁工业控制系统网络。传统的工业控制系统安全评估方法只考虑功能安全的风险,而忽略了信息安全风险对功能安全的影响。文中提出一种基于改进petri网的工业控制系统功能安全和信息安全一体化风险建模方法(Safety and Security Petri Net Risk Assessment,SSPN-RA),其中包括一体化风险识别、一体化风险分析、一体化风险评估3个步骤。所提方法首先识别并抽象化工业控制系统中的功能安全与信息安全数据,然后在风险分析过程中通过构造结合Kill Chain的petri网模型,分析出功能安全与信息安全中所存在的协同攻击路径,对petri网中功能安全与信息安全节点进行量化。同时,通过安全事件可能性以及其造成的各类损失计算出风险值,实现对工业控制系统的一体化风险评估。在开源的仿真化工工业控制系统下验证该方法的可行性,并与功能安全故障树分析和信息安全攻击树分析进行对比。实验结果表明,所提方法能够定量地得到工业控制系统的风险值,同时也解决了功能安全与信息安全单一领域分析无法识别的信息物理协同攻击和安全风险问题。

一种构造时间Petri网状态类的方法

提出一种基于全局时间的时间Petri网状态类构造方法——扩展时间戳状态类方法。该方法通过添加变迁的同步使能信息到时间戳状态类,并修改可实施条件和实施规则,解决了时间戳状态类方法中同步使能变迁的可实施性问题。

约束条件下项目进度关键路径的Petri网建模方法

针对软件开发项目因存在约束条件而不能有效使用关键路径法的问题,利用Petri网并行性和异步性的动态特性,设计时延着色Petri网(TCPN)进度模型,通过将双代号网络图映射成Petri网,构建约束条件下的项目执行模型,用模型仿真得到约束条件下项目运行可能出现的情况,再运用关键路径法进行分析。案例结果表明:TCPN进度模型可使用关键路径法预测软件开发项目的完工时间,获得项目关键路径信息和其他潜在的关键路径发生概率,并且完工时间预测准确率为92.41%,具有一定的实用价值。

基于Petri网和Banker’s algorithm的数字孪生车间死锁判断方法

车间生产流程中资源分配或工序安排不合理会使生产流程出现死锁现象,导致无法继续生产,大大降低车间生产效率。为解决上述问题,综合Petri网和Banker’s algorithm理论将车间死锁的形成条件分为互斥等待、占有等待、循环等待和不可剥夺4种,并以这4种条件为基础,将死锁分为资源分配死锁、进程顺序死锁、协作对象死锁和动态资源死锁的4种不同表现形式。基于Banker’s algorithm判断死锁存在、基于改进时间可达性分析法确定车间死锁发生的具体位置,建立不同死锁表现形式下的死锁恢复策略,采用Tina和Unity 3D等软件将该方法集成到车间数字孪生系统中,实现车间流程死锁监测和预测功能。最后以某精密冲压车间零件生产过程为例进行了验证,结果表明该方法能有效实现生产流程实时监控和高效预测。

一种基于Petri网的多机器人路径规划建模方法

月球基地建设是当前各国月球探测与开发计划的核心使能技术之一。然而,为消除高昂的运输成本和有限载人航天技术的约束,使用多机器人团队建造月球基地的新研究方案被提出,该方案的关键是如何实现多机器人针对复杂任务的路径规划。为此,以月球基地建设场景中的探测采集区域、采集月壤、搬运月壤等作为复杂的任务输入,研究了一种基于Petri网模型的多机器人路径规划建模方法。构建了多机器人运动的Petri网模型;使用线性时序逻辑(linear temporal logic,LTL)语言描述月球基地建设的相关任务;将Petri网模型和LTL公式结合求解得到多机器人路径;在Matlab软件中进行仿真验证,并与使用切换系统的建模方法进行对比。结果表明,使用Petri网模型所需的建模总时间比切换系统模型单个任务的建模时间减少2个数量级,说明建立的Petri网多机器人模型具有避免维度爆炸、计算高效等优势。

基于Petri网的智慧农业管理流程仿真方法研究

随着信息技术在农业领域的广泛应用,智慧农业逐渐成为农业现代化发展的重要方向。合理高效的农业管理流程对于提升生产效率、降低经营成本、实现可持续发展具有重要意义。本文提出一种基于Petri网的智慧农业管理流程建模和仿真方法。首先,利用UML的时序图、状态图、交互图,对智慧农业管理流程进行直观描述和建模。其次,将以上各图转换为由普通网、时间网、着色网、随机网组成的多模式Petri网形式化表达,构建具有并行、选择等复杂逻辑特征的Petri网模型;进而设计一种基于多模式Petri网的仿真方法,模拟农业生产过程中资源动态分配、流程执行情况等;最后,在示例案例中验证了所提出方法的有效性,并通过可达性分析表明该方法具有较强的建模和仿真能力。该研究为智慧农业管理流程的优化、自动化控制提供了有力支持。

应用Petri网的含光伏接入微网优化调度方法

常规的含光伏接入微网优化调度方法多数采用XGBoost原理设计而成,适用范围有限,在微网能量调度中,其调度质量及效率得不到显著提升,导致调度后部分微网节点电压越限值达不到上下限值,降低了微网电压合格率,增加了网损。基于此,引入Petri网,提出了一种全新的微网优化调度方法。首先,建立含光伏接入微网模型,获取微网的动态变化特征以及固有特性。其次,利用Petri网,表述微网内部各分布式单元运行模态的变化情况,调度微网能量。在此基础上,设定微网有功优化调度交互功率约束条件,进行含光伏接入微网有功优化调度。实验分析可知,应用新的微网优化调度方法后,微网节点电压越限值始终在电压越限允许上下限值范围内变化,未超出限值范围,提高了电压合格率的同时降低了网损。

基于Petri网的敏捷化生产调度建模方法

针对企业生产调度敏捷化程度不高、影响整个生产系统产能和效益最大化的问题,结合Petri网技术、面向对象方法和敏捷制造思想,提出了基于Petri网的敏捷化生产调度建模方法,开发了敏捷化生产调度建模的调度流程,研究得出了扩展的产能计算函数,建立了以产能瓶颈站点为调度核心,并向其他次产能瓶颈站点发散的敏捷化生产调度模型,直观、形象地反映了企业生产实时调度情况。通过实证研究,构建了产能函数,实现了对整个生产系统的全面调度,提升了瓶颈站点的产能,缩短了产品生产周期,提高了整个制造系统的效益。

一种基于进程验证的Petri网可达性判定方法

为了解决Petri网的可达性判定问题,提出了一种基于进程验证的可达性判定方法.通过分析Petri网基本进程段子段间偏序关系,该方法提出原子进程段概念,求得原子进程段集及其偏序关系集作为可达性判定的验证对象.基于原网状态方程解向量、原子进程段T-向量的线性纯整数规划问题解,选取该解中非零分量对应的原子进程段子集作为待验进程段集,选取待验进程段间的偏序关系子集作为待验推理规则集,通过验证是否存在这两个集合上的以初始标识M0为推导初态、目的标识Md为推导终态的序列而判定(M0,Md)是否可达.分析表明该可达性判定算法的时间复杂度是依赖于原子进程段集规模的,最坏情况下不超过变迁集规模.

一种随机Petri网性能等价化简与分析方法

随机Petri网模型是系统性能评价的有力工具 ,但其状态空间随模型规模的增长而指数性增长的问题限制了其对复杂和大规模系统模型的性能数量分析能力 .因此 ,在对模型进行分析之前 ,先对其进行适当的性能等价化简 ,是一种更为可行的分析方法 .本文首先讨论了一类随机Petri网 -基本随机Petri网 (ESPN)的性能等价分析方法 ,这类随机Petri网由顺序、并行、选择和循环等四种基本结构及其组合构成 .作者推导出这四种基本结构的性能等价公式 ,并运用自底向上逐步综合替代的分层分析方法 ,给出这类随机Petri网模型的性能等价化简分析方法 ,该方法的复杂性随模型增长而线性增长 ,有效解决了其性能数量分析问题 .然后 ,讨论了两种非基本结构到基本结构的转换规则 ,使得复杂的随机Petri网模型也可能转换为ESPN模型 。

一种基于Petri网化简的工作流过程语义验证方法

过程验证是保证工作流过程定义正确性的重要手段.针对过程定义中控制流、数据流和资源三维元信息相结合的冲突检测问题,研究了过程的语义验证方法.首先根据语义验证的需求,定义3DWFN网作为过程描述的形式化模型,然后基于该模型阐述了完成语义验证的化简规则.并通过与其他相关化简规则的比较,说明了这些规则在语义验证层面的优势.

一种基于逻辑Petri网的过程挖掘方法

逻辑Petri网是抑制弧Petri网和高级Petri网的抽象和扩展,可在过程挖掘中简洁准确的表示活动之间复杂的业务逻辑关系.本文在传统Petri网挖掘方法的基础上,为了进一步提高复杂系统挖掘模型的简洁度和拟合度,尤其是对并行活动间存在复杂与或关系的系统,提出了一种基于逻辑Petri网的过程挖掘方法,并给出了逻辑Petri网中逻辑变迁的挖掘算法.它可以充分挖掘活动之间的业务逻辑,并且业务逻辑可用逻辑表达式表示.通过与相应Petri网模型的实例比较分析,例证了本文方法的正确性和有效性,且逻辑Petri网模型更加适合日志行为.

基于UML和Petri网的层次建模分析方法

提出一种新的UML和Petri网结合方式的建模分析方法。该方法采用从上到下的层次分析方法,用扩展的UML模型对系统组织结构和系统的静态特征进行描述,用扩展的Petri网模型描述和分析系统动态特性,通过转化规则将Petri网模型转化成相应的状态图和序列图,然后集成所有的UML模型,通过RationalRose等软件来实现代码。最后通过该方法,对一个FMS进行了建模分析。