《PETRI网建模理论基础.ppt

petri网的应用领域 (1)通讯协议的验证 通讯协议的验证是Petri网应用最为成功的领域之一最初应用在70年代初期，由于 Petri网以形式语言作为基础，可形式化地 对通信协议进行正确性验证。 (2)计算机通讯网络性能评价及多媒体应用 随着计算机网络技术和信息技术的发展，对网络进行性能分析的需要，不仅出现于企业内部的生产控制的局域总线网，而且出现于光纤局域网或ATM网中。 (3)软件工程 由于产品开发中的竞争和革新需要，导致产品开发者面临巨大压力.在软件工程中Petri网主要用于软件系统的建模和分析，比较成熟的是加色Petri网，可以用于大型软件系统的设计、说明、仿真、确认和实现，在软件开发生命周期的各个阶段，Petri网都可以得到很好的应用。 (4)知识处理 Petri网可用于Al中的知识表达和推理的形式化模型的建立，可以表达各个活动之间的各种关系，如顺序关系、与关系、或关系等，并可在模型基础上通过已知的初始状态和初始条件进行逻辑推理。 (5)FMS的建模、分析和控制 柔性制造系统(FMS)对于现代制造业具有重要作用，Petri网由于其自身优点，在制造系统中应用广泛，如带缓冲区的简单生产线、机床加工中心、自动生产线、柔性制造系统和及时加工系统。 (6)系统可靠性分析 系统的可靠性不仅包括硬件的可靠性、也包括软件可靠性.利用随机Petri网对系统进行可靠性分析，对软件复用、软件可靠性分析。 Petri网（Petri net） Petri网（Petri net） Petri网（Petri net） 5.2.3 可达性 是研究任何系统动态特性的基础,决定系统能否到达一个指定的状态. (1)系统按照一定的流程运行，系统是否能够实现一定的状态；或者不期望的状态不出现。 比如：生产调度计划的验证（按照一定的生产调度计划进行生产，一定的生产任务是否能够完成） 可达性 （2）要求到达一定的状态，如何确定系统的运行轨迹（流程）。 比如：生产调度，如何安排作业顺序？ 5.2.4 活性 在系统中用于检测是否存在死锁。一个系统存在的一个潜在问题是死锁,为了避免死锁,系统的Petri网模型必须具有活性. （1）互斥：同时争夺唯一资源 （2）占用且等待 （3）无抢占 （4）循环等待 5.2.7 可逆性和回家状态（主宿状态） 在制造业系统和过程控制系统中存在着一个重要的问题：错误复原，即系统能否重新回到原来状态(保证系统的循环特性)。 可逆——系统可自生初始化 主宿（回家）——系统经过有限步骤，将回到期望状态 5.2.8 守恒性 在一个Petri网系统中,令牌被用来描述系统资源,对这类Petri网,守恒性是一个重要性质,要使代表资源的令牌在Petri网运行中既不会增加也不会减少,最简单的方法就是网中总令牌数保持恒定. Petri网性能分析： 覆盖树（Coverability tree）——可达图 不变量（Invariation） 覆盖树性能分析法 1、标识向量m 初始标识m0=(1 1 0 0 0)T 标识m1=(0 0 1 0 0) T m2=(0 0 0 1 1) T 覆盖的数学定义： 分析步骤 1、m0作为“树根”（可作上new记号） 2、对有new记号的标识m做以下事情，否则终止； 3、选择某一“new”标识m； （1）若m与树中间已有的其他标识m相同，则将其记为“old”，转向其他“new”标识； （2）若在m下无变迁使能，则将m记为“dead end”； 4、对于m下有使能的所有变迁t，做以下事情： （1）激发t，产生标识m’； （2）若从树根至m’的路径上存在一标识m’’,使得m’覆盖m’’，但m’’ 不等于m’（m’m’’）,则对于那些使m’(p)m’’(p)成立的p：用ω取代m’(p); （3）以m’为一节点，从m到m’画一有向线，将其记为t，并将m’记为“new” 5、除去m的“new”标志，回到步骤2 基本性能分析 当且仅当树中所有节点上均不出现ω时，PN网是有界的；（可以在树中找出所有库所中最大的托肯数K，称为PN是K有界的） 当且仅当树中所有的节点上仅包含0或1时，则PN网是安全的。否则没有记为ω的库所是安全的。 在不包含ω的树中，若给定任何2个节点之间，都存在一有向路径，在该路径上所有变迁都出现，则PN是活的。(包含ω的树无法确定活性) 在不包含ω的树中，若从任何节点到根节点之间都存在一有向路径，则PN是可逆的。(包含ω的树无法确定活性) 建模工具与仿真工具的区别 建模：结构健壮性 逻辑合理性 编程流程图\结构材料剪应力、拉伸力校核\Petri net，活动周期法等 仿真：