基于Petri网的导弹测试系统仿真验证技术研究

摘要

在现代国防科技的要求下，导弹测试面临着更高的标准与要求，对各测试任务可靠性影响程度的准确把握、合理的并行优化测试流程以及准确及时的故障诊断，是对导弹生存能力、快速反应能力的保证，也是导弹工作状态及工作性能评估的重要依托。对于复杂的导弹系统，采用 Petri网的形式化建模技术模拟真实导弹测试流程，与以往流程图、UML等系统描述方法相比， Petri网严格模拟系统运行状态，具有动态化、图形化以及数学分析的显著优势，保证了导弹流程设计的合理性与正确性，该方法具有良好的实用性。
　　基于以上背景，本文针对导弹测试关键方向：任务可靠性影响程度、并行优化调度与故障诊断方法进行详细研究。对导弹技术阵地水平测试建立了测试流程图，分析了流程图至 Petri网的转化规则，实现了流程图至分层附时着色Petri网(Hierarchical Timed Colored Petri Net，HTCPN)的具体转换。对导弹测试流程系统 HTCPN模型进行了定性定量分析，探究了部分测试可靠性对导弹发射成功率的影响程度。其次，深入研究了并行测试中任务与资源以及任务之间的约束情况，借助于蚁群算法设计具体调度方法，得到了测试总时间最短的并行任务调度序列，导弹测试效率提升了43.07%，并评估了基于资源建立的 HTCPN调度模型，对模型系统的正确性进行了验证，资源利用率提高了接近一倍。在上述研究的基础上，本文利用模糊 Petri网（Fuzzy Petri Net，FPN）的模糊表达特性实现导弹测试过程中的故障诊断。首先 FPN对产生式表达的专家知识库进行类型转换；其次依据图形、矩阵两种正向推理算法对测试异常现象进行原因诊断；最后对推理结果进行验证，通过 CPN Tools软件实现FPN图像化逻辑表达，仿真验证图形正向推理方法的合理性，并进行了矩阵推理，检验了推理结果的准确性。

目录

第1章 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2相关技术国内外研究现状

1.3论文的主要研究内容

第2章 导弹测试流程形式化建模方法研究

2.1引言

2.2导弹测试系统原理、结构及测试方法

2.3导弹测试流程图的建立

2.4Petri网建模原理概述

2.5流程图至Petri网的转换方法

2.6本章小结

第3章 导弹测试可靠性仿真验证

3.1引言

3.2导弹测试可靠性评估

3.3基于HTCPN的导弹测试流程模型

3.4导弹测试流程HTCPN模型分析

3.5本章小结

第4章 导弹测试流程优化仿真验证

4.1引言

4.2导弹测试并行任务调度描述

4.3基于蚁群算法的导弹并行任务调度

4.4导弹测试系统的HTCPN模型建立及分析

4.5本章小结

第5章 导弹故障诊断方法仿真验证

5.1引言

5.2导弹测试故障诊断研究

5.3模糊Petri网在故障诊断中的应用

5.4基于模糊Petri网的导弹故障诊断

5.5本章小结

结论

参考文献

附录

声明

致谢