建模与仿真(petri网部分)案例分析.ppt

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） （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？ 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 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 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。 覆盖树（Coverability tree）——可达图 不变量（Invariation） 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 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 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：结构健壮性 逻辑合理性 编程流程图\Petri net，活动周期法等 仿真：系统重现 效果优化 JAVA ,C#,C++\UG，CAD动态效果\Arena，flexsim等 覆盖的数学定义 基本性能分析 基本Petri网：每个库所容量为1，这样库所可称为条件，变迁可称为事件。故又称为条件/事件系统 C/E 低级Petri网：库所容量和权重为=1的任意整数，称为库所/变迁网。简作P/T网 定时Petri网：将各事件的持续时长标在库所旁边，库所中新产生的标记经过一须时间后才加入到网中，或是标在变迁上，经过时间延迟后发生。 高级Petri网：谓词/事件网、染色网、随机网等。 Petri网类型 Petri网模型特点 模拟性：从组织结构的角度，模拟系统的控制和管理，不涉及系统实现所依赖的物理和化学原理； 客观性：精确描述事件（变迁）间的依赖（顺序）关系和不依赖（并发）关系。这种关系客观存在，与观察无关； 描述性：用统一的语言（网）描述系统结构和系统行为； 流特征：适合描述以有规则的流动为行为特征的系统，包括能量流、物质流和信息流； 分析性：网系统具有与应用环境无关的动态行为，是可以独立研究的对象。这样，可按特定方式进行系统性质的分析和验证； 基础性：网系统在各个应用领域得到不同的解释，是沟通不同领域的桥梁。网论是这些领域的共同理论基础。 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。 具有冲压、剪切和折弯单元的板材加工FMS物理配置图 从系统建模角度，将板材加工FMS中的活动分为三类： ① 以冲压和剪切为特征