Petri网的状态转换图

给出Petri网的状态转换图模型,并作为分析工具,分析Petri网重复引发序列在状态转换图中的表现特点,给出标注路径(回路)与引发序列(重复引发序列)的关系及其判定条件,并给出求基本重复引发序列的计算方法;定义了可重复序列之间的依赖性和依赖度,准确地给出了可重复序列之间依赖关系的形式描述;分析了Petri网语言的结构特点,证明了任意一个Petri网语言都是一个正规语言表达式与该网的可重复引发序列α闭包的同步.

UML活动图到Petri网的转换方法及实现研究

统一建模语言UML缺乏形式化语义,由其描述的模型难以进行动态的分析和验证。而Petri网在具有丰富而严格语义的同时,又有严谨的数学分析方法。综合运用Petri网和UML能够提高软件描述的全面性、一致性、精确性和完整性。研究了UML活动图向Petri网的转换规则,并依据转换规则实现了模型转换工具APConverter。此工具能有效地将活动图转换为Petri网模型并生成PNML文件,进而更好地对UML模型进行分析和验证。

UML通信图和Petri网转换方法的研究

软件建模是软件开发中的一个重要环节。UML是一种很有效的方法,但由于缺乏形式化的语义,使得其应用受到一定限制。Petri网具有形式化的语义和成熟的分析技术,因此,研究了将UML通信图转换为Petri网的转换规则,还讨论了这个转换的逆转换,以及自动转换程序的必要性及可行性。从而使得在系统建模的早期阶段就可以利用Petri网的各种分析方法对系统模型进行分析验证。

基于随机Petri网的SysML状态机图的验证

针对SysML状态机图本身缺乏分析和验证手段的问题,提出一种SysML状态机图向广义随机Petri网的转换方法。主要定义将SysML状态机图转换为相应Petri网可执行模型的八种转换规则,应用这些规则可以将状态机图转换为Petri网模型,进而对其进行分析、验证,并可检测SysML的行为规范与并发相关的性质,如死锁、有界性等,同时,该方法可处理带有时间延迟和概率信息的状态转换。最后通过数字证书系统的一个实例说明该方法的可行性。

基于修正状态类图的标签时间Petri网系统故障诊断

针对具有不可观事件的离散事件系统的故障问题,提出了一种基于标签时间Petri网的诊断方法。首先,对标签时间Petri网系统现有的修正状态类图(modified state class graph,MSCG)进行分析,提出MSCG的改进算法。其次,对于给定的可观标签序列和观测时间,通过求解由改进的MSCG的路径信息构建的线性规划问题,获得所有与可观标签序列时间一致的有效路径,从而分析系统的故障情况。最后,以交替位协议为实例分析验证了所提方法的有效性,为复杂的实时系统故障诊断问题提供有效方案。

基于标识压缩的Petri网可达状态研究

Petri网可以准确地反映在事件(变迁)发生时,系统产生的相应变化。而可达图正是对一个系统所有动态信息的表现。因此,针对复杂Petri网系统初始标识变化导致可达标识剧增这一场景,恰当地保存可达标识就成为了一大挑战。本文针对可达标识的存储,提出压缩标识的算法。通过对需要进行保存的标识进行编码,无需存储实际的托肯数,只需要保存压缩后的标识。在此基础上,进一步提出了去冗余化的实现算法,极大程度上减小了存储标识所需要的内存空间。然后,通过实验,验证了所提出的算法有较好的压缩效果。最后,由于验证算法在压缩标识时需要花费额外的时间,给出了压缩标识算法在CDUA中的实现,并且检验了效果,给出了相应的分析。

无界时延混合Petri网(UTHPN)的可覆盖性演变图及性质

时延混合Petri网(THPN)是由David最早提出的一类混合Petri网模型,而构造时延混合Petri网的演变图是对其性质进行分析的有效方法. 赵义军等在文[1]中给出了有界时延混合Petri网的演变图构造方法及性质分析,但对无界的时延混合Petri网,其演变图却不能用同样的方法构造出来.在本文中,通过引入无界量符号w,给出了UTHPN的可覆盖性演变图的构造方法,并在此基础上讨论了UTHPN的有关性质.

一种Petri网禁止状态控制器综合方法

针对含有不可控变迁Petri网的禁止状态问题,提出了一种基于整数线性规划的控制器综合方法,该方法适用于任意普通Petri网模型。首先,根据Petri网的结构特性构建所有不可控变迁应满足的约束条件集合,其次通过求解整数线性规划问题将给定的线性约束转换为允许线性约束;最后,利用库所不变量方法设计控制器将转换后的约束综合到Petri网中。以某零件加工系统为例进行实验,实验结果表明,提出的方法简单高效,对实际自动制造系统的禁止状态监控问题具有一定借鉴意义。

安全Petri网事件分离状态的BDD算法

基于区域法可以获得最佳的活性控制器,但由于要计算网的可达状态集而导致状态爆炸问题.提出一种应用二值决策图(BDD)计算安全Petri网事件分离状态的算法.用布尔代数对Petri网的结构和行为进行描述,用BDD实现布尔代数运算.BDD共享的数据结构能以较小的空间表示较大可达集并能对其进行高效的运算,从而节省了存储空间,减少了运算时间.最后用著名的哲学家就餐问题的Petri网模型对该算法进行仿真.仿真结果说明,使用BDD计算复杂Petri网的合法状态集、危险节点、坏点和计算事件分离状态具有很高效率.

含不可观和不可控变迁Petri网的控制器综合方法

针对同时含有不可观和不可控事件的离散事件系统禁止状态问题,提出了一种基于整数线性规划的控制器综合方法.首先,依据Petri网的结构特性构建所有不可观变迁及不可控变迁需满足的线性约束条件集合,将给定约束条件抽象为整数线性规划问题.其次,通过求解整数线性规划问题得到允许线性约束.最后,基于库所不变量的方法设计控制器并将转换后的允许线性约束综合到Petri网中.实验仿真表明提出的方法简单高效,能够保障系统不进入禁止状态,对离散事件系统监控问题具有理论指导意义.

基于Petri网的IPv4到IPv6协议转换分析

应用Petri网原理分析IPv4-IPv6协议转换,并结合实际的系统和详细转换流程图,建立Petri网模型。通过此Petri网模型的有界性、可达性及活性等动态特性,证明此转换模型功能和安全上的可行性。

Petri网语言表达式及其求解算法

Petri网语言是描述网系统动作序列的集合。为了给出一个网系统语言的形式描述,基于Petri网的状态转换图,分析了Petri网的行为特征,定义了α闭包表达式和Petri网语言表达式,给出了求解Petri网语言表达式的算法,为Petri网语言的形式化描述和分析提供了一种新方法。

Petri网的符号ZBDD可达树分析技术

Petri网是一种适合于并发系统建模、分析和控制的图形工具.可达树是Petri网分析的典型技术之一,它通过标识向量集合表征系统的状态空间,组合复杂性严重制约了该分析技术可处理系统问题的规模.零压缩决策图(Zero-Suppressed Binary Decision Diagrams,ZBDD)是一种新型的数据结构,是表示和处理稀疏向量集合的一种有效技术.文章基于Petri网可达标识向量的稀疏特征,给出了Petri网分析的符号ZBDD技术,该技术通过对标识向量(状态)的布尔向量表示、可达标识向量(状态)的符号ZBDD生成,实现Petri网可达状态空间的高效符号操作和紧凑符号表示.实验表明,基于ZBDD的符号可达性分析算法能够有效处理较大规模Petri网问题.

基于时间Petri网的嵌入式系统构件建模与能耗分析

现有软件能耗分析方法主要研究算法级和指令级能耗,对于软件体系结构级的能耗研究较少。为此,从嵌入式系统的软件体系结构出发,在传统Petri网的基础上加入价格和时间标签,建立价格时间Petri网。通过价格时间Petri网构建软件构件和连接子能耗模型分析系统软件能耗,并提出最小能耗可达路径算法降低系统执行能耗。实验结果表明,该模型测得的实际能耗结果与预期结果误差较小,并且能降低系统整体能耗,提高资源利用率。

基于DoDAF与Petri网的预警卫星系统建模分析

预警卫星系统在弹道导弹防御系统中处在最前沿,在战争中起着其他装备无法替代的作用。依据DoDAF和预警卫星系统的作战流程,构建了预警卫星系统作战状态转换(OV-6b)模型,以描述预警卫星系统作战过程的时序关系、各作战节点的状态转换以及信息流关系。基于Petri网将各节点OV-6b模型转换成可执行模型进行驱动,并构建和分析了各Petri网模型的可达图,结果表明,建立的OV-6b模型和Petri网模型是合理的、正确的。

Petri网基本模型、子类分析及应用

作为一种图形化和数学化的建模工具,Petri网为系统分析和设计提供了便利。但Petri网建模时通常要用Petri网的子类对模型做各种限制。本文对Petri网的基本模型、子类作了介绍和分析,对系统建模和分析有一定的指导作用。

部分可观时间Petri网故障的贝叶斯诊断

针对双组元推进系统中环境复杂且部分关键信息无法通过传感器获取,提出基于部分可观时间Petri网故障诊断性的贝叶斯估计方法。研究了基于部分可观时间Petri网的双组元推进系统故障诊断性的贝叶斯估计问题。系统过程的变迁分为可观和不可观,结合变迁触发关系和变迁时间信息,建立Petri网模型的状态类图。遍历所有满足可观测变迁触发时间和序列信息的路径,对于诊断结果为可能故障系统,建立故障变迁对应的贝叶斯Petri网模型,将不可观变迁设置为贝叶斯变迁,根据可观变迁触发状态估计不可观变迁触发概率,进一步判断系统故障状态。最后,建立了基于部分可观Petri网的整体推进系统模块,通过仿真实验验证了算法的有效性。

FPGA组合逻辑程序的Petri网建模方法

针对现场可编程门阵列(FPGA)组合逻辑程序,提出其普通Petri网建模方法.首先,将状态变量描述为库所对,程序中的逻辑运算描述为变迁,从而将系统程序转换为一个普通Petri网结构;然后,根据Petri网的动态分析性能,给出系统状态可达图的计算方法,实现了状态可达图等价描述FPGA组合逻辑系统运行过程.研究结果表明:该Petri网能够准确地描述变量间的逻辑关系,提出的方法可以为FPGA组合逻辑程序的形式化设计和验证提供建模依据.

UML2.0顺序图的形式化研究

在UML2.0规范中顺序图的语义仍然是以自然语言的形式描述的,为实现对顺序图的自动化分析和验证,必须为顺序图定义一种形式化的语义模型。为此首先给出了UML顺序图的一种符合BNF范式的形式化语法,然后为该语法中的非终止符定义转换规则,将UML顺序图中的基本动作转换为加标Petri网组件,最后定义了各种合成操作,利用这些合成操作可以将UML顺序图的加标Petri网组件转换为加标Petri网。

控制系统功能表图的电路实现

控制系统功能表图(CSFC)建立在Petri网的理论基础之上,用来描述控制系统的功能与特性,是一种并发系统的模型。文章介绍了如何用D触发器实现CSFC中的步,用与或门实现CSFC中的转换,并将基本电路封装成元件,存入EDA软件工具的库中以备调用。最后通过一个CSFC控制器,对D触发器和RS触发器实现方法进行了比较,并给出了仿真波形。