基于信标迭代控制的Petri网死锁预防策略

合集下载

一种针对S3PR的三阶段死锁预防策略

一种针对S3PR的三阶段死锁预防策略摘要：本文针对一类特殊的Petri网（S3PR），提出了一种基于MIP法的三阶段死锁预防策略。

相比于其他的方法，该方法的优点在于它能够得到较高的行为许可性和较低的计算复杂度和结构复杂度。

此外，该方法成功避免了完全信标枚举和可达分析。

此外，本文在最后使用多个例子说明了该方法的有效性。

关键词：死锁预防，死锁分析，Petri网，信标A Three-Stage Deadlock Prevention Strategy for S3PR netsAbstract: In this paper we focus on a particular class of Petri nets, called Systems of Simple Sequential Processes with Resources (S3PR). We propose a deadlock prevention strategy consisting of three stages, and based on Mixed Integer Programming (MIP). The advantage of the proposed approach is a usually higher permissiveness and a lower structural and computational complexity with respect to other approaches. Indeed exhaustive siphon enumeration is not required, as well as reachability analysis. Several numerical examples are illustrated to highlight the effectiveness of the approach.Keywords: Deadlock analysis, deadlock prevention, Petri nets, siphons.一、绪论（一）研究背景与意义众所周知，先进的制造产业的核心竞争力来自于先进的制造系统。

基于有色Petri网并发进程模型及死锁避免方法

１引言
并发进程死锁问题是计算机操作系统中一个重要的研究课题。在两个或多个并发进程中，如果每个进程持有某种资源而又都等待着别的进程释放各自保持着的资源．则就不能向否前推进。此时，个进程都占有了一定的资源但又都不能向前每
Ｅ－ｍａｌｌｆｇｓ１ｅｍｉ：ｒｚ＠６３．ｏ
ＬＩＵＲｏｇ－ｅｇ，ＹｉｚｅＣｏｃｒｅｃｐｏｅｓｎｆｎＬＩｎ－ｈｎ．ｎｕｒｎｙｒｃｓｍｏｌｎｗａｏｖｉｉｇｅｄｏｋａｅｏｃｌｒｄｅｒｎｔｄｅａｄｙｆａｏｄｎｄａｌｃｂｓｄｎｏｏｅＰｔｉｅ．
ｔｏｎｅｉｔｇｓｎｈｎｕａｄｏｃｒｅｔｙｔｍ．ｔｏｔｅｅｓａｍｏｔｎｒｓａｃｏｕｉｇｅｒｅｏｃｎｕｒｎｙｏｌｏｄｐｃｉａｙｃｒｏｓｎｃｎｕｒｎｓｓｎｏｅＢｕｎｗｈｒｉｌｓｏｅｅｒｈｎｓｎＰｔｉｔｎｏｃｒｃｎｅｐｃｓｏｔｌｎｒｂｅＳｔｉａｅｎｕｔｈｅｔｎｅｃｌｒｄＰｔｎｔｂｉｓｈｅｏｒｅｓｃｎｒｌｇｐｏｌｍ．ｏｈｓｏｉｐｐｒｉｄｃｓｅｘｅｄｄｏｏｅｅｒｅ，ｕｌｔｍｏｅｏｏｃｒｅｃｒｃｓａｄｔｉｄｄｌｆｒｃｎｕｒｎｙｐｏｅｓｎｓｏｓａｆｃｉｅｗａｎｈｗｏａｏｄｄａｌｃ．ｈｗｎｅｅｔｙｏｏｔｖｉｅｄｏｋｖＫｅｒｓ：ｃｎｕｒｎｙｐｏｅｓＰｔｅ；ｅｄｏｋ；ｅｃａｌｒｉｇｇａｈｙｗｏｄｏｃｒｃｒｃｓ；ｅｒｎｔｄａｌｃｒａｈｂｅｍａｋｎｒｐｅｉ

考虑FMS资源故障的一种死锁预防策略

源 > 的库所的集合，记作 ? （ >）；（ >）的输入变迁 @，若满足・ @ ) ? （ >） ’ =，则从资源 > 到 @ 有一条输 # "& #? （ >）的输出变迁 @，若满足 @・) ? （ >） ’ =，则从 @ 到资源 > 有一条输入弧’ 入弧； "& #? ( < 定义 "$ 设（ $ ’ ｛& ｝’ $ ; ’ $ + ， ( ’ (<， + ’ +< ’ +A， "( ）称为 4+5 !69 （ 4+5 !6 3"# :%#; "<=%>0"3#
( ?1%@=$"）网，满足以下条件： (， + ）是一个 4+5 !6 网； !（ $ ’ ｛& ｝’$ ; ， " ・・ + ( < ( < ( * ・ $+ ’ $* # + #$ ; ；・
…，， 7 &9 # . !［ /］) "9 #｛# / ， $/ ｝定理 ". 网系统（ !， "( ）中， "（（ #）， # 是 ! 的弱从属信标， #) ， #- ， …， #- ， # - 3) ， # - 3- ， …， "# # ’， ( # ）’ " 012 # - 3,（ - $)， , $)）是 ! 的基本信标，且 " # ’（ 2) ・" #) 3 2- ・" #- 3 … 2 - ・" #- ）4 （ 2 - 3) ・" # - 3) 3 2 - 3- ・" # - 3- 3 … 3 2 - 3, ・" # - 3, ） ) # 是 $ 不变式可控的，如果 ! "/ # ｛ )， -， …， -｝， ./ ’ （( ， …， (， ) &5/ ， …， ) &6/ ， (， …， (， 4 7 &#/ ， …，

毕设任务书、开题报告、文献综述

浙江工商大学本科毕业设计（论文）任务书题目：基于补库所法设计死锁预防控制器__学院信息与电子工程学院__专业电子信息工程__ _班级电子0701__ _学号 0711100105_ __学生姓名周文华__ __指导教师王寿光_ _浙江工商大学本科毕业设计（论文）开题报告题目：基于补库所法设计死锁预防控制器__学院信息与电子工程学院__专业电子信息工程__ __班级电子0701__ _学号 0711100105_ __学生姓名周文华__ __指导教师王寿光_ __Ⅱ.文献综述补库所法设计死锁预防控制器综述摘要：作为Petri网的一个结构体，信标在柔性制造系统（FMS）的死锁预防策略的发展中扮演者十分重要的角色，许多死锁预防策略都是基于信标来提出的。

所以求信标的算法成为了Petri网的一个热点。

对于一类Petri网系统S3PR，补库所监督器可以保证系统的活性，本文提出了此类监督器存在的充分条件。

严格极小信标分为基本信标和从属信标,对每个基本信标通过添加控制库所,保证其能够被标识,同时不产生新的可被清空的信标.从属信标的控制通过调整基本信标的控制深度变量来实现。

通过添加控制库所，得到了许可状态更多、结构更为简单的Petri网控制器。

还提出了一种基于基本信标和补库所的算法。

关键词：Petri网；基本信标；死锁预防；资源环，补充库所，S3PRThe Synthesis of Deadlock Prevention Policy for S3PR based on Complementary Places and Elementary SiphonsAbstract：As a structural object of Petri nets, siphons play an important role in the development of deadlock prevention policies for flexible manufacturing systems (FMS), many deadlock prevention policies are proposed based on siphons. Therefore the method of computing siphons is becoming a hotpot in the study of the Petri nets.For a class of Petri nets called Systems of Simple Sequential Processes with Resources (S3PR), this paper proposes a sufficient condition under which there exists a complementary-place supervisor to enforce their liveness. Strictminimal siphons are divided into elementary and dependent ones. For each elementary siphon, a monitor is added to ensure that it is sufficiently marked without gnerating emptiable control-induced siphons. The controllability of a dependent siphon is guaranteed by changing the control depth variables of its related elementary siphons, which leads to a liveness-enforcing supervisor for a plant mode. Furthermore, by adding control-monitors, amore permissive and structurally simple net supervisor will be available.Moreover, an algorithm is proposed to design liveness-enforcing supervisors based on complementary places and elementary siphons.Keywords: Petri nets, Elementary siphon, Deadlock prevention, Loop resource，Complementary-place，S3PR文献综述正文一、Petri网与S3PR网1962年，C.A.Petri提出了Petri网的理论。

Petri网并发进程的死锁避免策略

周建勇，于杰，刘海阳，孙燕，刘久富，王志胜，杨忠，刘春生
（１．南京航空航天大学自动化学院，江苏南京２１００１６；２．东南大学电子工程学院，江苏南京２１１１８９）
摘要：死锁是系统并发进程中特有的问题，由于发生的不确定性，死锁检测和消除非常困难。在以分支界定法设计最优
ｓｐｅｃｉｉｆｃａｉｔｏｎｓｉｎａｍａｘｉｍａｌｌｙｅｒｐｍｉｓｓｉｖｅｗａｙ．Ｔｈｉｓｍｅｈｏｔｄｐｍｎｅｓｔｈｅｔｅａｃｈａｂｉｌｉｔｙｇｒａｐｈｂｙｔｈｅｎａａｌｙｓｉｓｏｆｇｒａｐｈ，ｔｏｅｎｓｕ１＇ｅｈｅｔｓｅｐａｒａｉｔｏｎｏｆｌｅｇｌａｍａｒｋｉｎｇｓｎｄａｉｌｌｅｇｌａｍａｒｋｉｎｇｓ，ａｎｄｂｕｉｌｄｓｔｈｅｉｘｍｄｅｉｎｔｅｇｅｒｌｉｎｅａｒｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｔｏｏｂｔａｉｎｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｍｕｔｕａｌｅｘｃｌｕｓｉｏｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｍａｓｈｅｔｏｐｉｔｍａｌｓｕｐｅｖｉｒｏｒｓ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｏｆＦＭＳｉｓｂｕｉｌｔｗｉｈｔＰｅＮｅｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｃｃｕｐｔｉａｏｎｎｄａｒｅｌｅａｓｅｏｆｒｃｏｕｓｒｃｅｉｎｈｅｔｍａｃｈｉ－ｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｅＳｒｅａｒｃｈｉｓｍａｄｅｏｎａｐｐｌｉｃａｉｔｏｎｉｎｒｏｂｏｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｏｐｉｔｍａｌｓｕｅｒｐｖｉｓｏｒｓｇｅｎｅｒａｉｔｎｇｆｒｏｍｈｅｔｌｇａｏｉｔｒｈｍｓｈｏｗ

基于Petri网的柔性制造系统可达性分析与死锁控制

基于Petri网的柔性制造系统可达性分析与死锁控制基于Petri网的柔性制造系统可达性分析与死锁控制柔性制造系统是一种高度自动化、灵活性强的生产制造系统，它可以根据需求快速地适应各种产品的生产。

然而，由于系统内部的各种资源和工序之间的关系复杂，柔性制造系统中容易出现死锁问题，导致生产效率下降甚至停止生产。

因此，如何分析系统的可达性并实施死锁控制是柔性制造系统中的关键问题。

为了解决这个问题，研究人员引入了Petri网作为柔性制造系统的建模工具。

Petri网是一种图形化且形式化的工具，可以用于描述系统中的资源、工序和它们之间的关系。

通过将柔性制造系统建模为Petri网，可以对系统进行可达性分析并采取相应的死锁控制策略。

首先，对柔性制造系统进行建模是可达性分析的前提。

通过将系统中的每个资源和工序表示为Petri网中的库所和变迁，可以清晰地描述它们之间的关系。

在Petri网中，库所表示系统的状态，变迁表示系统的转换过程。

通过定义库所和变迁之间的流动关系，可以表示资源和工序之间的依赖关系。

通过建模，可以得到柔性制造系统的Petri网。

接下来，利用求解Petri网的可达性图，可以分析系统的可达性。

可达性分析是指确定在给定初始状态下，柔性制造系统能否到达所期望的状态。

通过对Petri网的可达性图进行求解，可以确定系统是否能够正常运转，以及系统能够达到的状态。

如果系统无法到达所期望的状态，那么就存在死锁问题。

在分析可达性的基础上，可以采取相应的死锁控制策略。

死锁是指系统中的资源与工序之间出现循环依赖，导致系统无法进行下一步操作的情况。

为了避免死锁的发生，可以采取预防、避免和恢复的策略。

预防策略是通过设计系统的结构和规则，使得系统在运行过程中趋于无死锁状态。

避免策略是在系统运行过程中，通过动态地分配资源和调度工序，避免出现死锁。

恢复策略是在死锁已经发生时，通过释放部分资源或者回滚操作，使得系统恢复正常状态。

最后，通过实验验证可达性分析与死锁控制的有效性。

基于Petri网的无死锁控制器设计

计算机科学２０Ｖｏ．５ｏ１０８１３Ｎ．１
基于Ｐｔｉ的无死锁控制器设计ｅｒ网
韦娜赵咪闫明明
（西安电子科技大学机电工程学院西安７０７）１０１
摘要对柔性制造系统提出了一种新的死锁预防控制算法。运用区域理论对Ｐｔ网模型设计一个控制器，ｅｒｉ对控制
ｐｒｉｏ．ｅｖｓｒ
ＫｅｗｏｄＦＭＳ，ａｌｃｒｖｎｉｎ，ｔｉｎｔＴｈｏｙｏｅｉｎｙｒｓＤｅｄｏｋｐｅｅｔｏＰｅｒｅ，ｅｒｆｒｇｏｓ
人们通常用Ｐｔｉｅｒ网来解决离散事件系统（Ｅ）ＤＳ中的死
ＡｂｔａｔＡｅｄａｌｃｒｖｎｉｎｐｌｙｆｒｆｘｂｅｍａｕａｔｒｎｙｔｍｓ（ｓｒｃｎｗｅｄｏｋｐｅｅｔｏｉｏｌｉｌｎｆｃｕｉｇｓｓｅｏｃｅＦＭＳ）ｗａｒｓｎｅ．ＡｕｅｖｓｒｓｐｅｅｔｄｓｐｒｉｏｆｒＰｅｒｎｔｄｌｕｉｇｔｅｔｅｒｆｒｇｏｓｗａｅｉｎｄＡｎａｇｂａｃｅｐｅｓｏｂｕｏｔｏｌｃｓａｄｒ— ｏｔｉｅｓｍｏｅｓｎｈｈｏｙｏｅｉｎｓｄｓｇｅ．ｌｅｒｉｘｒｓｉｎａｏｔｃｎｒｌｐａｅｎｅｓｕｃｌｃｓｆｒａｌｔｅｓｒｔｍｉｉａｉｈｎＳＳｏｈｕｅｖｓｒｗｅｅｏｔｉｅＯｅｓｒｈｏｔｏｌｂｌｙｏｏｒｅｐａｅｏｌｈｔｉｎｍｌｐｏｓ（Ｍ）ｆｔｅｓｐｒｉｏｒｂａｎｄｔｎｕｅｔｅｃｎｒｌｉｔｆｃｓａｉｔｅｈｍ．Ｃｏａｅｔｈｘｓｉｇｐｌｉｓｔｅａｖｎａｅｏｈｓｐｐｒｉｈｔｒｓｕｃｓａｌｃｔｎｉｈｕｅｖｓｒｆｌｍｐｒｄｗｉｔｅｅｉｔｏｉｅ，ｈｄａｔｇｆｔｉａｅｔａｅｏｒｅｌａｉｔｅｓｐｒｉｏｏ— ｈｎｃｓｏｏｎｌｗｓｔｅｅｐｅｓｏｓｏｌ，ｉｈｒｓｌｉｂａｎｎｅｄｏｋｆｅｕｅｖｓｒｗｉｏｔｈｎｉｇｔｅｓｒｃｕｅｏｈＵｏｈｘｒｓｉｎｎｙｗｈｃｅｕｔｎｏｔｉｉｇａｄａｌｃ－ｒｅｓｐｒｉｏｔｕａｇｎｈｔｕｔｒｆｔｅＳ — ｈｃ

含有不可控变迁的Petri网死锁避免策略

含有不可控变迁的Petri网死锁避免策略吴国凤;胡德启;安磊;郑礼良【摘要】文章针对Petri网建模的并发系统中的死锁问题,利用Petri网可达树分析方法检测系统死锁的存在,结合Petri网控制器的设计来达到预防和避免死锁的目的；提出了一种新的约束设计思想,进行控制器设计,使得系统不会出现死锁；更进一步地考虑到控制器设计过程中存在不可控变迁的情况下系统避免死锁的设计问题.%To solve the deadlock problem of the distributed system in Petri net, this paper proposes a method to detect the deadlock by the analysis of the reachable marking tree and prevent it by the design of the Petri net controller. And a new view of mixed constraints is presented for the controller design. Furthermore, how to avoid deadlock in the circumstance of the uncontrollable transition with the design of Petri net controller is studied.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(035)004【总页数】5页(P472-475,535)【关键词】Petri网;控制器;混合约束;死锁【作者】吴国凤;胡德启;安磊;郑礼良【作者单位】合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥230009;合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】TP399并发进程的死锁问题是分布式系统中的一个重要研究课题［1］。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

基于信标迭代控制的Petri网死锁预防策略
基于信标迭代控制的Petri网死锁预防策略
引言
Petri网是一种建模和分析系统并发性和同步性的强大工具。

然而，由于其复杂性和多样性，Petri网在系统设计过程
中容易出现死锁问题，这会严重影响系统的性能和可靠性。

为了解决这一问题，本文提出了一种基于信标迭代控制的Petri
网死锁预防策略，旨在通过动态调整和优化系统资源分配，避免系统陷入死锁状态。

一、Petri网与死锁
1.1 Petri网基本概念
Petri网是由荷兰科学家Petri于1962年提出的一种图
形化建模方法，用于描述并发系统中的事件与资源之间的关系。

它由库所（Place）、变迁（Transition）和有向弧（Arc）构成，使用变迁表示事件，使用库所表示系统状态，使用有向弧表示事件与系统状态之间的关系。

1.2 死锁概念
死锁是指系统中的多个进程因竞争有限的资源而无法继续执行，导致系统进入无法解除的僵局。

在Petri网中，死锁通常是由于资源的循环依赖和互斥需求导致的。

二、信标迭代控制策略
2.1 信标迭代控制原理
信标迭代控制是通过引入指示器（信标）来控制系统的资源分配和状态转移的方法。

信标迭代控制策略基于系统的动态演化过程，通过不断调整信标的位置和判定条件，实现对系统资源的灵活调度。

2.2 死锁预防策略设计
基于信标迭代控制的死锁预防策略包括以下步骤：
（1）建立Petri网模型：根据系统的实际情况，将系统
中的事件和资源转化为Petri网模型。

（2）识别资源依赖关系：分析Petri网模型中的有向弧，识别资源间的依赖关系，确定可能导致死锁的资源循环依赖。

（3）引入信标：在Petri网模型中引入信标（指示器），用于标记系统状态以及资源的分配情况。

（4）设定判定条件：根据资源依赖关系和系统状态，设
计判定条件，判断系统是否处于死锁状态。

（5）调度资源分配：基于判定结果，通过改变信标的位
置和判定条件，动态调整系统资源的分配，避免产生死锁。

三、案例分析
为了验证基于信标迭代控制的死锁预防策略的有效性，我们以一个电子系统为例，进行了案例分析。

3.1 模型建立
根据电子系统的特点，我们建立了Petri网模型，将电子元器件作为资源，将系统状态分解为多个库所，将事件表示为系统状态的变迁。

3.2 资源依赖关系分析
通过分析Petri网模型中的有向弧，我们发现了系统中的资源循环依赖关系，这是导致死锁的主要原因。

3.3 引入信标和判定条件设计
我们在Petri网模型中引入了信标，并设计了基于资源依赖关系的判定条件，用于判断系统是否进入死锁状态。

3.4 调度资源分配
通过动态调整信标的位置和判定条件，我们成功避免了系
统陷入死锁状态，并实现了系统资源的有效分配。

结论
本文基于信标迭代控制的Petri网死锁预防策略，通过引入信标并动态调整判定条件，成功避免了系统陷入死锁状态。

实验结果表明，该策略能够有效地预防死锁，并优化系统的资源利用效率。

然而，该策略在实际应用中可能受限于资源分配算法和判定条件的选择。

因此，在后续的研究工作中，我们将进一步完善该策略，提高其适用性和可靠性
本文基于信标迭代控制的Petri网死锁预防策略通过引入信标并动态调整判定条件，成功避免了电子系统陷入死锁状态。

实验结果表明，该策略能够有效地预防死锁，并优化系统的资源利用效率。

然而，在实际应用中，该策略可能受限于资源分配算法和判定条件的选择。

因此，在后续的研究工作中，需要进一步完善该策略，提高其适用性和可靠性。