有色Petri网的行为研究

论文摘要

有色Petri网是在经典的Petri网基础上发展起来的一种高级网系统,是一种适于描述异步并发系统的图形工具和数学工具。它以简洁的图形方式和精确的语义定义表现系统状态,并用形式化分析方法分析系统未来的状态转换。现有的有色Petri网建模方法及分析工具存在以下三个问题:(1)有色Petri网在描述系统不确定问题时缺乏控制性,不能依据实际系统的要求消解冲突。(2)现有的优先权方法以基本Petri网为基础消解系统冲突,但是难以应用到有色Petri网中。(3)以基本Petri网为基础的出现网,是对系统进程的观察记录,在描述高级网系统行为时图形复杂难懂。本文针对以上三方面问题对有色Petri网进行了有益的研究和探索,得出了一些理论和应用的成果:(1)提出基于静态优先权的有色Petri网PCPN,通过颜色集上的优先关系定义间接定义了变迁的优先关系,结合冲突变迁集和变迁发生条件的定义,使改进的优先权方法成功应用于有色Petri网的冲突消解中,加强了有色Petri网在不确定性问题上的控制性,在不影响并发性的前提下有效消解了系统中由不同出现色变迁引起的冲突现象,同时保持原有系统的活性。(2)提出基本出现网的扩展模型—有色出现网CON。它在不改变有色网结构特点的前提下直接记录其行为,直观反映了系统中各类资源的分布和流动,及变迁的顺序和并发关系,同时也证明了有色出现网和基本出现网的等价关系。(3)建立基于PCPN的航班延误波及链模型,并用CON刻画该模型行为,清楚地展现了多机场航班之间延误的链式波及关系。该模型是两种新方法在实际问题上的成功应用,也对及时进行航班延误的预警起到重要作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 经典Petri 网的发展及研究热点
• 1.1.2 从经典Petri 网到高级网系统
• 1.1.3 Petri 网的行为分析
• 1.2 本文研究工作及意义
• 1.3 本文组织安排
• 1.4 小结
• 第二章 基于静态优先权的有色 Petri 网 PCPN
• 2.1 PCPN 的提出与意义
• 2.1.1 有色Petri 网理论起源及发展
• 2.1.2 经典Petri 网中的不确定性问题
• 2.1.3 优先权方法在Petri 网中的应用
• 2.2 基于静态优先权的有色 Petri 网 PCPN
• 2.2.1 PCPN 的相关定义和性质
• 2.2.2 PCPN 对有色Petri 网的优化
• 2.2.3 PCPN 对现有优先权方法的突破
• 2.3 小结
• 第三章 有色出现网CON
• 3.1 出现网
• 3.1.1 出现网的基础理论
• 3.1.2 出现网的研究现状与发展需求
• 3.2 有色出现网CON
• 3.2.1 CON 的定义
• 3.2.2 CON 的构造及与基本出现网的等价性证明
• 3.2.3 CON 对基本出现网的优化
• 3.3 小结
• 第四章 应用
• 4.1 航班延误链式波及反应模型
• 4.2 PCPN 对航班延误波及链的建模
• 4.3 CON 在航班延误波及链的PCPN 模型中的应用
• 4.4 小结
• 第五章 总结
• 5.1 本文主要创新点
• 5.2 PCPN 和CON 的逻辑关系
• 5.3 展望—CPN 系统优先权的进一步研究
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文