基于有限状态机与Petri网的系统分析与设计

从系统组成、功能需求和体系结构方面介绍了航天器空间对接仿真系统的实时多任务控制系统,基于有限状态机和Petri网方法对其进行了单任务级和多任务级的分析建模,并以此为基础完成系统的详细设计,其中应用分叉和资源共享模型实现了系统的同步和互斥问题。实际应用中应用工程化和模块化的方法完成系统设计,系统运行性能良好。试验证明这种分析设计方法合理可行。

基于Petri网的Web数据库访问的建模研究

本文针对多用户访问Web数据库的过程进行了分析并提出改进思路,然后利用带抑止弧的扩充Petri网对改进后的访问过程进行建模。

利用混杂Petri网对基于事件的机器人遥操作系统建模研究

针对采用基于事件思想的移动机器人遥操作系统 ,首次提出以混杂 Petri网作为描述工具进行建模 ,模型的离散部分利用传统的 Petri网 ,对应于系统的操作者 ;连续部分利用重新定义的便于描述微分代数方程的连续 Petri网 ,对应于位于远端的移动机器人 .

基于时延Petri网的多UUV系统的任务分配策略

针对多水下机器人(unmanned underwater vehicle,UUV)系统动态任务分配问题展开研究,在对系统的体系结构和任务分配机制进行分析的基础上,利用时延 Petri 网理论对系统的任务分配进行建模,提出了一种新的任务分配策略:群体协调层采用集中式任务分配策略,由主 UUV 将任务实时下达给各从 UUV;监控规划层采用基于适应度的分布式任务分配方式,充分发挥各异构 UUV 自身的智能。仿真结果验证了模型的合理性和任务分配策略的有效性。

Petri网理论在柔性制造系统(FMS)性能分析中的应用

本文用 Petri 网的一个子类——时间事件图对流水车间型和作业车间型的柔性制造系统(FMS)建模并进行理论分析,给出了可行排序的判定条件及系统中托盘数量配置与系统生产率的关系,对系统的主要性能指标,如生产周期、工件驻留时间、在制品库存等给出了定量描述.这些结果为系统的设计和运行提供了理论依据.

Petri网理论在FMS中的应用

本文以Petri网理论为工具，对一类柔性制造系统进行了分析。首先进行了Petri网理论研究及与柔性制造系统结合等方面的全面综述，为Petri网理论在生产系统中的应用作好了准备。从Petri网理论的角度提出了DEDS稳定性的定义和分析方法，并分析了系统的死镇性、有界性、守恒性等一系列性质，以这些结论为基础，又研究了流水车间和作业车间的动态优化排序问题，得出以下结果。1．用时间事件圈分析流水车间，可以得出流水车间中任何排序都是可行排序，并且给定任何一种排序，只要初始时有足够的托盘配置，稳态好总能使瓶颈机器满负荷利用，系统生产率最大。2．同样分析作业车间，得出作业车间不可行排序的制定条件，并且给定任何一种排序，只要初始时有足够的资源托盘和半制品存在，总能使瓶颈机器满负荷利用，系统生产率最大。3．为使瓶颈机器满负荷利用，且在制品库存最少，得出了一个求解最少在制品库存的整数线性规划，并给出了几种求解整数线性规划的启发式算法。4．对一种类型的FMS，给出了托盘数的上限估计，缓冲器的最小容量等。对于减少在制品库存，降低生产成本，确保系统稳定运行，这些都是非常重要的条件。5．定义了过渡过程时间，分析了过渡过程问题，在某种条件下能使系统从初态直接进行稳态。

模糊Petri网自动生成方法研究

为解决模糊Petri网建模效率低、工作量大、易出错等问题,提出了模糊产生式规则自动生成模糊Petri网的方法,并给出了其映射模型。该方法通过模型映射,结合图元生成与定位实现了模糊Petri网的自动建模。避免了模糊Petri网建模的人为失误,提高了建模效率。使知识库与模型库同步更新,保证二者的一致性。有利于充分发挥模糊Petri网的知识表示、模糊信息处理与动态并行推理的优势,对模糊Petri网理论的广泛应用具有推动作用。通过实例表明该方法是可行的。

基于模糊统计的模糊Petri网token确定方法

在模糊Petri网应用研究中,普遍存在模糊token由专家直接给出或主观假定的问题。基于这种情况,提出了通过模糊统计法来获得库所的模糊token,为成功应用模糊Petri网理论创造了条件。给出了计算模糊token的通用形式化算法。实例论证了模糊统计法在求取模糊token时的可行性与有效性。

基于时间Petri网的制造过程模型研究

分析了时间Petri网的激发规则、托肯可用时间和抑制弧等特性,以及制造过程中随机故障的特征。提出不同的时间关联方式对应的多种建模方法,考虑不同的故障发现模式、不同的作业处理策略,建立相应的单机制造过程模型。在此基础上采用模块化和层次化方法可以构建复杂制造过程的时间着色Petri网模型,并可以转换成仿真模型,进一步分析随机机器故障对制造过程性能的影响。

一种基于模糊petri网专家系统的面向对象方法设计

简要介绍了模糊petri网以及模糊产生式规则,给出了基于模糊petri网的专家系统的框架设计,并提出了模糊产生式规则和模糊petri网的详细设计,根据本设计方案开发了汽车变速箱故障诊断专家系统,证明设计方案简洁高效,扩充性和实用性好。

一种模糊petri网仿真工具的设计实现

文章将面向对象思想应用于模糊Petri网仿真工具的设计和实现过程,探讨了模糊Petri网建模与仿真的可视化问题,提出了基于网格可视化技术解决方案及具体实现方法。通过对变速箱的自动建模和诊断仿真实例,证明该系统具有良好的实用性,为模糊Petri网理论的普遍应用提供了工具平台。

面向复杂制造过程质量的模糊Petri网预测及诊断方法研究

在复杂制造过程中，存在质量异常预测及诊断能力弱、智能化程度低、效率低等问题。如何针对制造过程质量问题特点采用合适的预测与诊断方法，满足日益提高的过程自动化水平的要求，是该领域研究人员面临重要的亟待解决的问题。 由于模糊Petri网是模糊集理论与Petri网理论有机结合的一种网络理论，其突出优势在于知识表示、推理和处理模糊信息的能力; 目前，尽管模糊Petri网已有成功的应用案例，但仍存在某些不足，需不断地改进与完善。因此，对模糊Petri网理论方法的研究，有利于提高其知识表示能力、模糊动态推理能力、推理结果可靠性与准确性等，对模糊Petri网理论的广泛应用具有推动作用。 本文以制造过程质量问题的预测与诊断为研究和应用背景，对模糊Petri网预测与诊断方法的研究为主线，以研发的系统为辅助分析工具，重点从方法的层面上对模糊Petri网理论进行了研究和探讨。旨在进一步完善模糊Petri网相关理论，并应用于制造过程质量问题的解决，提高过程的质量监控能力、事故预防能力、缩短故障原因查找周期、提高定位准确性及可靠性奠定方法基础。 针对制造过程质量预测与诊断问题特点，在广泛阅读相关文献并深入探索的基础上，对模糊Petri网理论方法进行了较深入的研究和探讨，重点解决了以下问题： 1）模糊Petri网自动建模方法：对模糊Petri网理论研究的基础和前提是建立模糊Petri网模型。为解决当前模糊Petri网建模效率低、工作量大、易出错等问题，本文提出了模糊Petri网的自动建模方法。该方法的提出，易于保证知识库与模型库更新的同步和一致，提高了建模效率，避免了建模的人为失误。 2) 模糊Petri网参数确定：模型建立后，为实现可靠有效地推理，需进行相关参数的确定。提出了确定模糊Petri网的初始库所token的方法。通过模糊统计的方法来获得模糊token，减少确定token时的主观臆断性和不一致性，为物理量与模糊token的实时转换提供了技术支持。由于构建符合客观实际的、连续的隶属函数是确定模糊token的前提条件，本文提出采用最小二乘拟合来构造模糊隶属函数方法。该方法简单，拟合能力强，人工干预少。由于变迁阈值影响推理的正确性及可靠性，这里对阈值设定进行了初步探讨。阈值设定越高，预测及诊断的漏报率越高；反之，误报率越高。给出了阈值设定的总代价计算式，阈值选择的目标是使总代价最小。 在建立了模糊Petri网模型、确定了相关参数后，便可对异常事件进行预测及诊断推理。 3）模糊Petri网预测方法：对预测模式进行了分类与定义，便于对不同模式下进行预测分析。提出了改进的FPN四种基本推理模型，通过禁止弧的引入，避免了激发过的变迁反复被激发，减少不必要的计算，实现了推理与模型结构的一致性。从而提高了推理效率和基于规则系统的响应能力。 4）模糊Petri网诊断方法：给出了一种模糊Petri网诊断推理方法。该方法充分利用模糊Petri网自身的结构与数学特性这一突出优势，实现了并行推理。以矢量计算方式获得中间库所能力，取代了常规的搜索方式，提高了推理效率。通过引入人机交互的处理策略，减少了模糊Petri网的复杂性及规模。指出在实践中，推理方法的效率、成本及实际的应用效果， 在重要性方面，要远大于方法自身的运算效率。 5）模糊着色Petri网推理方法：在建模复杂大型系统时，为解决模糊Petri网存在模型空间过大，模型数据结构松散等问题，提出了FCPN并行推理方法及FPR与FCPN模型转换算法。提出的FCPN与现有方法的主要区别在以下方面：首先，算法实现变迁的单次激发，避免推理激发变迁的重复计算。其次，某个使能变迁前集库所中token在该变迁激发后并不移除，符合实际推理情况。此外，通过输入/输出关联矩阵计算迭代，实现了并行推理。 最后，以一典型制造过程—埋弧自动焊接过程质量问题的预测和诊断为例，来说明模糊Petri网方法的实际应用。通过系统的实现，验证了相应方法是可行的。通过模糊Petri网的预测及诊断推理，便于实现质量异常的分析、预警、处理、过程控制及数字化管理，为生产策略的调整、纠正措施的采取提供了决策依据，加快了系统响应速度。 本文研究工作重点围绕模糊Petri网理论方法展开，虽以制造过程质量问题的预测与诊断为研究和应用背景，但并不局限于该领域，是属于具有一般性的共性方法。因此，所开展的方法研究工作具有良好的科研价值和广泛的应用前景。