基于有色Petri网的网络化传感系统研究

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基于有色Petri网的SPIN协议建模与分析

。
和验证了该协议的活性、达性、可有界性等特性。
关键词：ＰＮ协议；有色Ｐｔ网；建模；ＣＮ分析工具；形式化分析ＳＩｅｉｒＰ
中图法分类号：Ｐ９Ｔ３３
文献标识码：Ａ
文章编号：００７２（０７１．３１０１０ —０４２０）４３９—３
ＭｏｅｉｇａｄａａｙｉｏＰＮｒｔｃｌａｅｎｃｌｒｄＰｔｉｅｄｌｎｎｌｓｓｆＩｐｏｏｏｓｄｏｏｏｅｅｒｎｔｎＳｂ
ＮＩＮＧｉｎ．ＺＨＡＮＧｉｈｎＬａｇＺｈ— ｏｇ
为是有限弧集，ＧＰＴＴＰ，建立变迁的每种颜色与库所ＦｘＵｘ它
ｎｔｏｋｓｇｃｌｒｄＰｔｅｉｈｉｏｄｆｒａｎｌｓｓｔｏ，ａｄａｓｎｌｚｓｎｅｆｓｔａｅｐｏｏｏａｅｐｏｅｔｓｅｗｒｓｕｉｏｏｅｅｒｎｔｎｉｗｈｃａｇｏｏｓｍｌａｙｉｏｌｎｌｏａａｙｅｄｖｒｉｔｈｒｔｃｌｓｈｒｐｒｅａａｉｅｈｔｈｔｉｏｖｎｓ，ｒａｈｂｌｙａｄｂｕｄｄｅｓｂＮｏｓｆｌｅｅｓｅｃａｉｔｎｏｎｅｎｓｙＣＰｔｌ．ｉｉｏＫｅｒｓＳＩ；ｃｌｒｄＰｔｅ；ｍｏｅｉｇＣＮｏｌ；ｆｒａｎｌｓｓｙｗｏｄ：ＰＮｏｏｅｅｒｎｔｉｄｌ；Ｐｔｏｓｏｎｍｌａｙｉａ

Petri网性能仿真的研究与实现的开题报告

Petri网性能仿真的研究与实现的开题报告以下是一份关于“Petri网性能仿真的研究与实现”的开题报告：一、题目Petri网性能仿真的研究与实现二、研究背景Petri网模型是一种基于图形理论的建模方法，广泛应用于系统建模、性能分析、形式化语言等领域。

性能分析是Petri网研究应用的重要方面之一，通过性能分析可以评估系统的性能指标，如吞吐率、延迟、资源利用率等等。

由于Petri网模型具有可视化、形式化、模块化和扩展性等优点，使得Petri网模型在性能分析领域得到了广泛的应用。

然而，Petri网性能仿真在一些应用场景下，如大规模复杂系统的仿真，整个过程到达状态清空后的仿真，需要较高的计算性能和时间效率，因此，在保证结果准确性的情况下，进行优化计算是非常必要的。

基于此，本课题将研究Petri网性能仿真的优化计算方法，以期提高仿真的效率和准确性。

三、研究内容本课题的研究内容主要包括以下几个方面：1. 构建Petri网性能仿真模型通过对Petri网的基本元素的建模，包括库所、变迁和弧等基本元素及其相应的权重值，建立Petri网性能仿真模型。

2. 实现Petri网性能仿真算法及其优化基于Petri网性能仿真模型，实现可靠、高效且准确的仿真算法，并进行优化。

3. 进行性能仿真实验通过实验，探究优化方法对仿真性能的影响，分析出适用场景，并进行性能比较。

四、研究意义本课题的研究意义主要表现在以下几个方面：1. 提高Petri网性能仿真的效率和准确性，适用于大规模、复杂的系统仿真。

2. 探究优化方法的适用场景，为系统性能分析提供优化方案。

3. 基于Petri网性能仿真模型，可以延伸到其他模型的性能分析上。

五、研究方法本课题研究采用以下几个方法：1.文献调研：通过对Petri网性能仿真和相关优化方法的文献调研，了解国内外其它相关学者现状和进展。

2.理论研究：对Petri网性能仿真和优化算法进行理论研究，以了解其原理和优缺点。

Petri网详细介绍与学习

随着技术的发展，Petri网模型也在不断演进和扩展，出现了许多高级Petri网模型，如有色Petri网、时间Petri网、概率Petri网等。这些模型在处理复杂系统方面具有更强的表达能力和灵活性。
模型改进
针对传统Petri网的不足，研究者们不断尝试对其进行改进和优化，以提高其适用性和性能。例如，通过引入新的元素或规则，改进Petri网的表达能力；优化Petri网的推理算法，提高其推理速度等。
有界性、安全性与死锁
01

03
有界性
Petri网中的每个库所至多包含有限个标记，且每个变迁最多可以消耗和产生有限个标记。
安全性
Petri网中不存在死锁状态，即对于任意一个状态，总存在一个后继状态。
死锁
当Petri网中存在一个状态，从该状态无法通过任何变迁到达其他状态时，称该状态为死锁状态。
Petri网与其他建模方法的融合
融合方法
为了更好地描述和分析复杂系统，研究者们尝试将 Petri网与其他建模方法进行融合。例如，将Petri网与流程图、状态图等图形化建模方法相结合，可以更直观地描述系统的结构和行为。
融合优势
通过融合不同的建模方法，可以取长补短，提高对复杂系统的描述和分析能力。同时，这种融合也有助于推动不同领域之间的交叉和融合，促进多学科研究的开展。
实例分析学习
案例分析
分析不同类型Petri网的特点和适用场景，如同步Petri 网、时间Petri网和有色Petri网等。
通过学习经典的Petri网实例，深入理解Petri网的实际应用和建模技巧。
对比不同Petri网实例的建模效果，提高对Petri网的实际操作能力和应用水平。
实践应用学习

基于通信Petri网的异步通信程序验证模型

基于通信Petri网的异步通信程序验证模型杨启哲;李国强【期刊名称】《软件学报》【年(卷),期】2017(28)4【摘要】由于多栈的模型图灵等价,因此,通用的异步通信程序模型的验证问题不可判定.为此,基于Petri网,提出了一个新的模型通信——通信Petri网,对异步通信程序进行刻画.通过对输入通信进行肛型限制以及对每个栈进行基于正则语言泵引理的抽象,通过将这样限制下的模型编码到数据Petri网,证明了限制下的新模型可覆盖性可判定.%Since multi-stack models are generally Turing-complete,verification problems on general models for asynchronous communication programs are undecidable.This paper proposes a new model based Petri net,named communication Petri nets (C-Petri nets) to model asynchronous communication programs.Applying the k-shaped restriction on the input communications and the abstraction on each stack based on popping lemma of regular languages,the coverability problem of the restricted C-Petri net is decidable by encoding the model to data Petri nets.【总页数】15页(P804-818)【作者】杨启哲;李国强【作者单位】上海交通大学软件学院,上海200240;上海交通大学软件学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TP311【相关文献】1.用有色Petri网建立基于通信的列车控制系统的层次模型 [J], 吴东勇;张勇2.基于消息驱动Bean的异步通信模型设计 [J], 丁勇;杨鹤标;杜江3.基于Petri网的点到点通信并行程序验证 [J], 印玉兰;崔焕庆4.基于Petri网的通信装备战场抢修系统模型研究 [J], 李长勇5.基于通信的列车控制系统的有色Petri网模型的研究 [J], 吴东勇;张勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

网格供应链——基于时间Petri网的供应链协同管理优化

现供应链协同管理的重要前提［２】２。然而。传统供应链的信息化程度不高。难以实现信息及时、准
确、安全的传输。给供应链中的企业造成了很大麻烦。
能力、软件、数据以及其他资源的直接访问【４｜。清华大学李三立院士提出了一个更为广泛的定义。网格是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池，它能够充分吸纳各种计算资源．并将它们转成一种随处可得的、可靠的、标准的同时还是经济的计算能力。互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等通讯功能，而网格则功能更多更强。让人们透明地使用计算、储存等其
货物需求——－供应商响应———＋货物到达
表１图４的符号说明
占４一…．卜占
ｎ
生产厂商调用供应商关于Ｂ的订货网格信息
ｈ＾
调用供应商关于ｃ的订货网格信息生产Ｂ设备
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融以
仓库中的产品Ｂ在供应商出形成的订单Ｂ运输ｃ设备开始生产Ｂ
融以ｂ也
货物ｃ的运输运输Ｂ设备
Ⅳ以
送到厂商的原料Ｃ产出的产品Ｂ
树的分析。它是建立在基于时间戳类的状态类全局时间变量基础之上的，实际上可达树算法就是
（２）高度集成和共享；
（３）实现资源全面共享；（４）数据处理能力超强。
它们的状态变换顺序次序的排列。其算法规则如
下［ｍ】：
一个ｅｍｂｌｅｄ（使能，就是能满足基本网内
ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ可触发的条件）的ｔｒａｎｓｉｆｉｍ，ｔｉ称作在ｑ中所有ｅｎａｂｌｅｄ的ｍｍｓｉｆｉｏｎ的集合。另外，设Ｆｒ（ｃｋ）
（３）各节点信息系统的异构性；（４）信号失真。
２．２网格供应链２．２．１网格供应链模式
在网格环境下．各种资源信息能够更好、更快、更有效的在供应链中交流。网格环境下的供

Petri网研究现状综述

Petri网研究现状综述作者：庞德强来源：《现代交际》2016年第22期[摘要]本文主要介绍Petri网的发展，讨论Petri网的数学理论基础，分析高级Petri网，总结Petri网适用领域，最后指出Petri网的发展趋势。

[关键词]Petri网高级Petri网 Petri网应用[中图分类号] TP311 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349（2016）22-0144-02一、发展历程Petri网首先由著名数学家Carl Adam Petri提出，主要用于刻画计算机系统异步通讯。

此后，国内外研究学者对其研究发展做出了大量的工作，基于不同应用场景，加入不同限制条件，从层次、时间、有色等方面对丰富Petri网，形成高级Petri网理论体系。

[1][2][3][4][5]高级Petri网可以处理数据、时间、形态等约束条件，能广泛应用于各种领域。

谓词Petri网系统的提出简化了Petri网；模糊Petri网理论中则融合了Petri网与模糊数学；随机Petri网通过随机过程工具可以解决包含随机过程的Petri网问题。

二、Petri网理论基础Petri网是一种图形化建模工具，有坚实的数学理论支撑，成熟的图形分析技术，强大的仿真工具。

Petri网基于过程，可分析复杂系统，表达能力丰富，语义语法精确，数学过程严谨，对于随机系统可以很好地解析。

Petri网可模拟实际系统，分析实际系统的性能和效果，具有网系统的一些性质，即动态性质。

可达性、有界性、安全性、活性、可逆性等为Petri网的动态性质。

（一）可达性作为Petri网最基本的行为特征，由可达性定义可以推导Petri网其余性质。

可达性指出，对于一个给定的Petri 网，由初始状态可以到达哪些状态，这种到达可以是通过激发一系列的迁移实现的。

（二）有界性有界性需要我们去确定Petri网中的库所或者资源的容量是否溢出，是检查系统是否存在溢出的有效方法。

（三）安全性Petri 中的库所不会重复启动一项正在进行的操作。

Petri网详细介绍与学习

入生产线的半成品s1s2用两个部件s3固定在一起，后形成中间件s4。然后第2个变迁t2 将s4 和s5用3个部件s3固定在一起形成中间件s6。完成t1和t2
都需要用到工具s7
假设受空间限制s2 s5最多不能超过100件， s4最多不能超过5件，s3最多
不能超过1000件。
K=100
K=1000
K=100
精选课件
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Petri网模型结构
Petri网具有丰富的结构描述能力，下图给出了顺序、并发、冲突、混惑结构下的Petri网模型。
精选课件
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各类关系
精选课件
23
各类关系
精选课件
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实例1：工业生产线的Petri网模型
有一工业生产线，要完成两项操作，分别为变迁t1和t2表示，变迁t1 将进
L0级活（死的）：仅当t在L（M0）中任何发生序列中都无法发生
L1级活（可能能发生）：仅当t 在L（M0）中的一些发生序列中至少可发生一次
L2级活：已知任一正整数k，仅当t 发生k 次
在L（M0）中的一些发生序列至少可
L3级活：仅当t 在L（M0）中的一些发生序列中可以无限制的发生 L4级活（活的）：仅当t 在R（M0）中的每个标识至少是L1活的。
如果一个Petri网的每一个迁移都是Lk活的，则称该Petri网为 Lk活的(k=0,1,2,3,4)。如果一个潜意识Lk活的而不是L(k+1) 活的，则称该迁移是严格Lk活的。
L4 ⇒L3 ⇒L2 ⇒L1，L0实际上是永不引发的。
精选课件
37
Petri网的行为性质
精选课件
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Petri网的行为性质
Petri网是一种适合于并发、异步、分布式软件系统规格与分析的形式化方法。

基于Petri网的系统建模与仿真课程教学探讨

基于Petri网的系统建模与仿真课程教学探讨作者：刘飞来源：《中国电力教育》2014年第05期摘要：Petri网是一种图形化数学建模工具，广泛地应用于多个领域中。

目前开设的Petri 网相关课程通常只关注Petri网基本概念和理论的讲解，与之相比，开设的研究生课程“基于Petri网的系统建模与仿真”则主要关注如何利用Petri网来实现系统建模与仿真，与工程项目联系密切。

从教学内容、讲授方法、考核方式等多个方面对该课程的教学进行了探讨，并提出了建议及应对方法。

关键词：系统建模与仿真；Petri网；课程教学方法作者简介：刘飞（1976-），男，山东平度人，哈尔滨工业大学控制与仿真中心，副教授，博士生导师。

（黑龙江哈尔滨 150080）基金项目：本文系国家自然科学基金项目（项目编号：61273226）的研究成果。

中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0099-02Petri网是由德国科学家C. A. Petri于1962年在其博士学位论文“自动机通信”[1]中首次提出的，后来，Petri网为众多计算机科学家所认识和重视，成为计算机、自动化等学界的热门研究课题。

Petri网已经广泛应用于计算机网络、通信协议、软件工程、柔性制造系统、离散事件动态系统、生物系统等众多领域。

[2，3]目前，许多高校都开设了Petri网相关课程，但是他们通常只关注Petri网的理论和应用。

与之不同的是，本课程“基于Petri网的系统建模与仿真”不仅讲授Petri网的基本理论和方法，而且重点讲授如何利用Petri网实现系统建模与仿真，目的是让研究生学习和掌握一种可视化的数学建模语言和方法，培养学生良好的思维习惯和逻辑能力。

本文将对基于Petri网的系统建模与仿真课程的教学从教学目的、内容、方法等多个方面进行探讨和研究。

一、基于Petri网的系统建模与仿真课程的教学目的Petri网是一种重要的离散事件建模方法，已广泛应用于各个领域的建模与仿真中，因此，笔者在教授本课程时，要教给学生一种强大的可视化建模与仿真方法，为学生开展建模与仿真研究奠定坚实的基础。

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文章编号：１００１．９９４４（２０１５）０９．网的网络化传感系统研究
程学珍，一，刘建航１＇２，白星振，一，冯翠萍１，２
（１．山东科技大学电气与自动化工程学院，青岛２６６５９０；２．山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家
ＴｈｅｍｏｄｅｌｕｓｅｓｔｈｅＰｅｔｒｉｎｅｔｎｄａＣＰＮｔｏｏｌｓｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｆｏｒｍａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｎａａｌｙｓｉｓａｎｄｖｅｉｒｉｆｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｂｏｕｎｄｅｄｎｅｓｓ，ｌｉｖｅｎｅｓｓａｎｄｏｔｈｅｒｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｒｅａｖａｉｌｂｌａｅ．
ＣＨＥＮＧＸｕｅ — ｚｈｅｎ ’ ，ＬＩＵＪｉａｎ — ｈａｎｇ・，ＢＡＩＸｉｎｇ－ｚｈｅｎ１，２，ＦＥＮＧＣｕｉ－ｐｉｎｇ，（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｉｒｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ
ａｎｄｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｎｄａＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｙ，ｇＱｉｎｇｄａｏ２６６５９０，Ｃｈｉｎａ）
式化建模、分析和验证。结果表明，该系统的有界性、活性等特性均可用，可实现网络化传
感系统快速化、标准化的建立。所建立的系统模型能够为研制工业现场中所需要的具体的
网络化智能传感器提供理论依据，能更好地实现其系统网络兼容性和互换性等特性。可以
２６６５９０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｎｉｎｇＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＣｏｆｏｕｎｄｅｄｂｙＳｈｎｄａｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ
在各领域广泛地应用
关键词：网络化传感系统；网络兼容性；ＩＥＥＥ１４５１；ＣＰＮＴｏｏ］ｓ；形式化建模
中图分类号：ＴＰ２１２文献标志码：Ａ
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＮｅｔｗｏｒｋＳｅｎｓｏｒｓＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＣｏｌｏｒｅｄＰｅｔｒｉＮｅｔｓ
ｎｅｔｗｏｒｋｓｅｎｓｏｒｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＩＥＥＥ１４５１ｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｗｉｔｈｔｈｉｓ，ｔｒａｄｕｃｅｒｐｌｕｇ－ｎｄａ－ｐｌａｙｆｅａｔｕｒｅｃａｎｂｅｒｅａｌｉｚｅｄ．
重点实验室培育基地，青岛２６６５９０）
摘要：为提高传感器网络兼容性和互换性。构建了一种基于ＩＥＥＥ１４５１的通用网络化传感
系统模型，能够实现传感器的即插即用。基于Ｐｅｔｒｉ建立模型，利用ＣＰＮＴｏｏｈ对其进行形
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｎｄａｉｎｔｅｒｃｈｎｇａｅａｂｉｌｉｔｙｆｏｎｅｔｗｏｒｋｅｄｓｅｎｓｏｒｓｙｓｔｅｍｓ，ａｇｅｎｅｒａｌｍｏｄｅｌｏｆ