基于带抑制弧的Petri网描述的嵌入式系统模型组合与性质分析

为了有效满足嵌入式系统的建模需求,提出基于带抑制弧的Petri网描述的嵌入式系统模型(PIRES+网)。当采用PIRES+网对大规模复杂嵌入式系统进行建模时,会遇到“状态空间爆炸”问题,为了有效缓解该问题,提出PIRES+网的两种组合方法;就组合网对活性和有界性的保持问题进行研究,最后以移动终端网络通信系统的建模和分析为例,表明了所提组合方法的有效性。

变电站变压器监测系统的研究

电力变电站是电力系统的核心组成部分,而变压器作为关键的电力设备,其运行状态对电网的稳定性和可靠性起着至关重要的作用。然而,变压器故障可能导致电力系统的严重问题,不仅影响电力供应的连续性,还可能对环境造成损害。因此,建立一套有效的监测系统,能够实时检测变压器的运行状况并预测潜在故障,对维护电力系统的安全和可靠性至关重要。研究首先利用Petri网建立传统变电站变压器监测系统的模型,然后分析其中存在的问题,通过增加相关库所和变迁,重新设计一个优化后的监测系统模型,这一模型允许更快速的故障诊断和更精准的运行状态监测,从而提高电力系统的可靠性。最后,在PIPE仿真软件中对优化后的模型进行实验仿真,验证此优化后模型的可靠性和有效性。

矿井电气设备故障响应建模及优化

构建矿井下电气设备故障响应模型.建立矿井下电气设备故障响应模型,增添若干个相关库所和变迁,合理调整模型中的行为轮廓与流程,优化矿井下电气设备故障响应模型.PIPE仿真软件的仿真结果显示,此模型可靠且有效.

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。

基于CLPN的系统安全性分析方法

随着安全性攸关系统的智能化、自动化发展,系统规模和复杂度急剧增加,传统基于链式/树式安全性因果模型的安全性分析方法在非线性致危因素、非失效致危因素分析方面存在很大的局限性,现代基于系统理论的安全性因果模型虽然在航空航天、核电能源等多个领域得到有效性验证,但目前该类方法尚缺乏严格统一的分析步骤和自动化分析工具。为此,提出复杂系统控制过程的建模工具——控制逻辑Petri网(CLPN),对控制过程中的活动及其之间的交互影响关系进行形式化描述,并对系统CLPN模型的可达图进行失效扩展,在不影响安全性分析的前提下尽量避免因失效事件建模造成的分析模型规模激增。基于CLPN模型,以系统理论事故模型与过程(STAMP)系统安全性因果模型危险因素分类为标准,在可达性分析的基础上对作为系统致危因素的危险控制活动进行探索,实现系统安全性的自动化分析。最后,通过实例分析和方法对比,对所提方法的可用性和有效性进行验证。实验结果表明,基于CLPN的系统安全性分析方法在结果完备性和分析效率方面具有较大的优势。

基于HCPN的复杂BPMN协作模型数据流建模与验证

为了保证复杂BPMN协作模型的正确性,不仅要涵盖多实例和子进程等复杂元素,还要在检测控制流错误的同时检测数据流错误。但业务流程建模标注(BPMN 2.0)缺乏形式化语义的描述,这对模型正确性的验证造成了阻碍。因此,给出了一种具有弧权重的层次化着色Petri网(HCPN)的定义,它既可以对数据流进行形式化表示,又可以对多实例和子进程结构进行建模。进一步提出了从BPMN协作模型到HCPN模型的形式化映射方法。然后基于HCPN模型的弧权重给出了缺失、丢失和冗余3种数据流错误的定义,并提出了对应的检测算法。最后,设计了一个自动化建模与验证的框架,通过一个案例研究说明了该方法的有效性。

一种自适应数据交易软件模型设计技术

在大数据时代,以数据为基本生产要素的数据经济成为推动社会经济发展的创新动力。数据交易是支撑数据流通和创造数据价值的关键环节。然而,如何设计可靠和可维护的数据交易系统面临许多技术挑战性问题。针对这些挑战,本文提出一种自适应数据交易软件模型设计和验证方法。在分析数据交易业务需求的基础上,提出了一种基于Petri网的形式化数据交易自适应软件建模方法,基于Petri网和模型库方法建立数据交易业务流程的形式化模型和控制策略实施技术,Petri网的形式化语义能够有效支持数据交易系统的性质分析。最后,通过仿真实验说明所提方法的有效性和可行性。

基于Petri网的某型无人机再次出动任务保障建模

针对某型无人机再次出动任务保障资源配置问题,在深入分析保障任务的基础上,论文建立了基于综合Petri网的再次出动任务保障模型,利用ExSpect软件对六种保障方案进行了仿真计算,通过对仿真结果的分析研究,选择出了最优保障方案,验证了模型的有效性和实用性,为再次出动任务保障的资源配置管理与决策提供了依据。

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GSCPN的硬件木马攻击建模与安全性分析

针对硬件木马(hardware trojan,HT)的研究主要集中在HT设计和防御的具体策略,缺乏面向HT攻击的系统安全性量化评估模型的问题,提出了基于广义随机着色petri网(generalized stochastic coloring petri net,GSCPN)的HT攻击和安全评估模型。基于单个基本单元的HT攻击行为和状态之间的时序关系,构建了单个基本单元的HT攻击GSCPN模型,根据系统工作状态下基本单元的通信依赖关系,给出了构建系统HT攻击GSCPN模型的通用方法。求解了与GSCPN模型同构的马尔可夫链的解析解,以及采用蒙特卡罗模拟方法的仿真解,二者的误差仅为0.00183,验证了所提方法建模的准确性。通过案例分析了不同场景下系统的安全性,实验结果表明,木马攻击强度、木马恢复时间和任务执行时间均对安全性有不同程度的影响。

基于改进FPPN的飞控系统故障传播路径分析方法

针对飞控系统多冗余、多闭环的结构特性,结合有向图模型和模糊Petri网(FPN)模型,构建飞控系统故障传播模糊概率Petri网(FPPN)模型,以解决飞控系统特定结构下的故障传播路径问题。改进的FPPN模型包含飞控系统有向图模型、故障传播特性量化计算模型和故障传播FPPN模型3个部分。采用面向对象技术分析飞控系统的功能行为和物理结构,综合复杂网络理论,构建系统故障传播有向图模型;引入Floyd算法,开展系统耦合关联分析,基于节点的度和边介数定义系统故障传播特性;在有向图模型的基础上,提出相应的结构映射规则,构建飞控系统故障传播FPPN模型,融合改进后的参数量化方法,设定2种推理算法对系统多冗余、闭环结构特性下的故障传播路径进行有效分析。通过数值分析与实例验证,获取飞控系统典型故障传播路径及路径上相关节点的状态值,验证所提方法的有效性。

基于petri网的森林火灾应急救援流程网络模型及时效研究

为了对森林火灾的应急救援流程进行优化,以提升应急救援效率,依据森林火灾应急救援预案、有关规定与实际救援案例,从信息传递的角度对森林火灾应急救援流程进行了直观描述。基于petri网相关理论,运用PIPEv5.2.0,构建了森林火灾应急救援随机petri网模型与其同构马尔可夫链,在模型有界、活性、安全且可达的基础上,通过确定模型的库所繁忙率、变迁利用率、平均延迟时间,得到如下结果:①森林火灾应急救援活动早期的灾情信息多且复杂,随着森林火灾的发展呈现动态变化,火灾发生后如何高效地获取过火面积、火线长度、风向、风力、植被载量以及地形等关键信息是优化的重点。②避免信息堆积,基于火灾规模、强度、形式、火头方向等重要任务信息变量,实现实时快速决策、动态处置,是保证森林火灾应急救援活动的时效性的关键。

基于Petri网的高铁快运医药冷链作业流程优化及仿真

药品及医疗器械是高铁快运冷链业务的主要品类,目前既有的高铁快运医药冷链作业流程耗时较长、作业效率较低、运作成本较高,制约了铁路开拓医药冷链物流市场。以北京至上海高铁快运医药冷链全过程作业为例,基于Petri网对该作业流程进行建模,通过引入仿真工具对影响高铁快运医药冷链业务作业效率的因素进行诊断;根据诊断结果,提出前置冰板预冷环节、并行化提货作业与装箱准备环节、简化及并行化货物卸车与配送准备环节3大对策,构建优化后的高铁快运医药冷链作业模型,并对优化后的作业流程进行仿真分析。仿真结果表明,优化后的高铁快运医药冷链平均作业时间从1124.06min缩短至903.90min,作业时间减少220.16min。高铁快运医药冷链业务流程的优化研究,有助于铁路降本增效,提高自身竞争力。

基于语义理解与生成模型的铁路应急处置决策支持系统

本研究旨在提出一种新型的铁路应急处置决策支持系统,该系统基于语义理解与生成模型,能够有效生成应急处置策略、验证并更新处置流程,以及智能分发处置任务。首先,通过融合语义理解与生成模型及铁路应急处置专业知识库,处置策略动态生成模块能够自主生成应急处置策略,并提供决策支持。接着,处置策略验证与更新模块利用Petri网模型的多方面可量化特性,实现对生成策略的验证与更新,确保策略的实时性和有效性。最后,应急处置任务智能分发模块采用基于BERT的深度学习模型进行命名实体识别和关系抽取,构建出详细的〈处置任务—归属—部门〉知识图谱,并通过Neo4j图数据库及Cypher查询语言实现任务的智能分发。通过这一综合性决策支持系统,本研究为铁路应急处置领域的智能化调度提供了有效的解决方案,并开拓了大语言模型在该领域应用的新方向。

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。

多模式融合的武器目标分配系统模型设计

目标分配是指挥控制流程中的核心环节,分配模式的优化对于提升防空反导作战能力具有重要意义。为提高防空反导目标分配的鲁棒性、适用性以及博弈对抗性等作战性能,以应对当前复杂多变的战场环境,本文提出建立多模式融合的目标分配体系结构,对商用订单式的服务模式进行适应性改进,将“派单”“抢单”“抢派单融合”三种模型改进定义为军事模型;通过使用美国国防部体系结构框架(Department of Defense Architecture Framework,DoDAF)建立“他分配”“自分配”“他分配与自分配结合”的新型目标分配体系结构;引入Perti网模型,构建并分析Petri网模型的可达图,通过仿真实验平台,构建复杂作战场景,验证了分配策略机制的可行性。结果表明三种策略各具优势,本文设计的多策略结合在匹配时间、成功率以及效用值方面相较传统的单一策略具有较大优势。

基于Petri网的区块链农产品溯源系统建模与优化

构建一款基于Petri网的区块链农产品溯源系统模型.分析农产品溯源系统流程,建立基于Petri网的区块链农产品溯源系统模型.采用PIPE软件和PM4PY对Petri网模型的可靠性进行验证.验证结果表明,优化后的模型具有安全性、有界性、稳定性.

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。

基于广义随机Petri网的装备战场抢修建模与分析

装备战场抢修是装备保障工作的重要内容,传统的装备战场抢修已经不满足现代条件下作战需要。为提高信息化条件下装备战场抢修的决策科学性和决策效率,运用广义随机Petri网对装备战场抢修过程进行建模分析,通过不变量判断模型的有效性,并根据广义随机Petri网和马尔可夫链同构特性求解模型主要性能指标。最后通过实例分析说明,该方法可以有效求解装备战场抢修的主要性能指标,验证了模型的有效性和合理性,同时也为装备战场抢修决策提供了一定的参考依据。

基于Petri网的危险货物道路运输应急协同处置流程建模

为有效提高危险货物道路运输突发事件应急处置效率,基于随机Petri网构建了危险货物道路运输应急协同处置流程模型;通过同构马尔可夫链分析该流程模型的时间等性能,以各标识稳定概率的累计变化值为切入点,确定应急处置流程中的关键环节,并通过边际效益优化实施速率。研究结果表明,构建的危险货物道路运输应急协同处置流程模型能量化确定应急处置的关键点,可有效提高多主体应急联动处置效率。