有色时间Petri网与随机Petri网应用研究

摘要

Petri网是一种适合于描述异步并发现象的系统模型，是离散事件系统建模的一种强有力工具，但是在使用基本Petri网来为复杂系统建模时会出现“节点爆炸”问题，有色时间Petri网(CTPN)是克服该问题的有效途径之一。多范式建模通过耦合和转换以整合不同方法建立的模型来综合利用多种形式化方法，可以全面准确地描述建模对象，可以大大的减轻仿真建模的工作量、提高整个仿真过程的效率。依据多范式建模理论，本文提出了基于规则化描述方法的CTPN建模方法，同时发挥两种建模方法的优势，有利于全面准确地反映系统的设计内容，并以汽车车身控制系统为例为其建立模型，为复杂系统建模和模拟验证提供一定的借鉴。 工作流管理技术是90年代初兴起的软件技术，工作流是一个业务过程的全部或部分自动执行，为了实现工作流管理功能，我们必须将业务过程从现实世界中抽象出来，并用一种形式化方法对其进行描述，其结果称为是工作流模型。Petri网作为一种图形化的数学建模工具，适合于工作流领域的建模需求，提出了基于广义随机Petri网(GSPN)的工作流建模方法，将工作流模型映射为广义随机工作流网模型，并运用可达图法对工作流正确性和可靠性进行检查；利用GSPN与马尔可夫链的同构关系，采用GSPN和马尔可夫链相结合的工作流性能分析方法，为工作流性能的有效评估提供理论依据；并通过实例验证该方法的有效性。

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章 绪论

1.1课题研究背景及目的

1.2国内外研究概况

1.3课题研究的关键问题及解决方法

第二章Petri网理论基础

2.1 Petri网基本概念

2.1.1 Petri网的直观理解

2.1.2 Petri网的形式化定义

2.1.3 Petri网变迁的发射规则

2.2 Petri网主要性质

2.3 Petri网分析方法

2.3.1可达标识图与可覆盖树

2.3.2关联矩阵与状态方程

2.3.3不变量分析法

2.4几种扩展Petri网

2.4.1有色Petri网

2.4.2时间Petri网

2.4.3随机Petri网

2.4.4有色时间Petri网

2.5 Petri网的主要应用

2.5.1用于离散事件系统的建模与仿真

2.5.2用于工作流、物流等的建模与分析

2.5.3用于人工智能中的知识表示和推理

2.5.4用于网络协议的描述、验证、设计和网络性能的评价

2.5.5用于软件系统设计

第三章 基于规则化描述方法的车身控制系统CTPN建模研究

3.1汽车车身控制系统

3.1.1什么是汽车电子

3.1.2汽车车身控制系统

3.1.3汽车车身控制系统软件框架

3.2规则化描述方法及其对车身控制系统的建模

3.2.1规则化描述方法

3.2.2规则化描述方法对车身控制系统的建模

3.3基于规则化描述的CTPN建模方法及应用

3.3.1多范式建模思想

3.3.2基于规则化描述的CTPN建模方法

3.3.3基于规则化描述方法的车身控制系统CTPN建模

第四章 基于广义随机Petri网的工作流建模与分析

4.1工作流技术

4.1.1技术起源

4.1.2相关概念

4.2 工作流模型

4.2.1语言行为建模方法

4.2.2基于活动网络的建模方法

4.2.3基于状态图的建模方法

4.2.4基于Petri网的建模方法

4.3广义随机工作流网

4.3.1广义随机Petri网

4.3.2模型映射

4.3.3广义随机工作流网的路由结构

4.3.4广义随机工作流网的触发机制

4.4基于GSPN的工作流建模与性能分析

4.4.1方法步骤

4.4.2应用实例

4.4.3 工作流模型的分析

第五章 总结与展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间所发表的论文