Petri网毕业设计.docx
《Petri网毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Petri网毕业设计.docx（84页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
Petri网毕业设计
合肥工业大学
硕士学位论文
约束组合有色时间Petri网应用研究
姓名：
杨晴晴
申请学位级别：
硕士
专业：
计算机应用技术
指导教师：
陆阳
20071101
约束组合有色时间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，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，本文提出约束组合弧克服该
问题。
约束组合弧不仅可以描述库所组合触发变迁的效果，而且可以描述变迁
发生时部分输入库所托肯不变的情况。
在为带式输送机联锁控制系统建模的过
程中，提出了基于时间Ｐｅｔｒｉ网的带式输送机联锁控制系统模型，并将时间Ｐｅｔｒｉ
网模型折叠成约束组合有色时间Ｐｅｔｒｉ网模型，提高了模型的抽象能力，降低了
模型复杂性。
该建模过程也示例了约束组合弧在应用中的优越性。
多范式建模（Ｍｕｌｔｉ．ＰａｒａｄｉｇｍＭｏｄｅｌｉｎｇ）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。
依据多
范式建模理论，研究基于规则化描述方法自动生成系统约束组合有色时间Ｐｅｔｆｉ
网模型的方法。
这种建模思路有利于全面准确地反映系统的设计内容，可以大
大的减轻仿真建模的工作量、
程。
提高整个仿真过程的效率。
本文以汽车车身控
制系统为例，阐述了以规则化描述方法建立约束组合有色时间Ｐｅｔｒｉ网的基本过
关键词：
有色Ｐｅｔｒｉ网；时间Ｐｅｔｒｉ网；约束组合弧；带式输送机；多范式建
模
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
ｔｈｅＵｓｅｏｆＩｎｈｉｂｉｔｏｒ．ＣｏｍｂｉｎａｔｉｏｎＣＴＰＮ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
ＰｅｔｒｉＮｅｔｉｓ
ａ
ｆｏｒｍａｌ，ｇｒａｐｈｉｃａｌ，ｅｘｅｃｕｔａｂｌｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄ
ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ，ｄｉｓｃｒｅｔｅ－ｅｖｅｎｔｄｙｎａｍｉｃｓｙｓｔｅｍｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｈｅｎｍｏｄｅｌｉｎｇ
ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．ｂａｓｉｃＰｅｔｒｉｎｅｔ
ｎｕｍｂｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎ．Ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ—ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ
ｐｌａｃｅｓｃｏｍｂｉｎｅｄｔｏ
ｅｎａｂｌｅ
ａ
ａｒｃ
ｍａｙ
ｃａｎ
ｌｅａｄｔｏ
ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｎｏｄｅ
ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｎｏｔｏｎｌｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆ
ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｂｕｔａｌｓｏｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｔｈａｔｔｈｅｆｉｒｅｏｆｔｈｅ
ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｄｏｅｓｎｏｔｃｈａｎｇｅｔｏｋｅｎｓｏｆｓｏｍｅｏｆｔｈｅｉｎｐｕｔｐｌａｃｅｓ．Ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆ
ｍｏｄｅｌｉｎｇｔｈｅｂｅｌｔｃｏｎｖｅｙｅｒｉｎｔｅｒｌｏｃｋｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．ａｍｏｄｅｌｂａｓｅｄ
ｎｅｔｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄｆｏｌｄｅｄｉｎｔｏａｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎ
ｏｎ
ｔｉｍｅＰｅｔｒｉ
ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ．ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｃｏｌｏｒｅｄ
ｔｉｍｅＰｅｔｒｉｎｅｔ．Ｉｎｔｈｉｓｗａｙ，ｔｈｅ
ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ
ｉｓ
ｍｏｄｅｌ’ｓａｂｓｔｒａｃｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙｉｓｅｎｈａｎｃｅｄａｎｄｉｔｓ
ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ
ｏｆ
ｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ａｌｓｏ．ｔｈｅ
ｉｎｈｉｂｉｔ－ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ
ａｒｃ
ｉｎ
ｒｅａｌｉｓｔｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇ．
Ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ａｒｅ
ｂｅｃｏｍｉｎｇｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｎａｂｌｅｒｓｉｎｔｈｅ
ｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆ
ｉｓ
ｓｈｉｆｔｉｎｇ
ｅｖｅｒ
ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｍｐｌｅｘｓｙｓｔｅｍｓ．Ｔｏｔａｃｋｌｅ
ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，ｍｏｄｅｌｉｎｇ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｔｏ
ａｎｄ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｆｒｏｍ
ｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｍｕｌｔｉ－ｐａｒａｄｉｇｍｍｏｄｅｌｉｎｇ，
ｃｏｎｃｅｒｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｍｏｄｅｌｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｉｉ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒｍａｌｉｓｍｓ，ｃａｎｇｉｖｅ
ａ
ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌｓｉｎｄｉｖｅｒｓｅｆｏｒｍａｌｉｓｍｓ，ａｔ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｖｅｌｓｏｆａｂｓｔｒａｃｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｂｅｈａｖｉｏｒ．ｃｏｎｓｅｒｖｉｎｇｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ
ｔｈｅｆｏｒｍａｌｉｓｍｓｉｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ．Ｓｏａｕｔｏｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｉｎｈｉｂｉｔｏｒ．ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ
ｃｏｌｏｒｅｄｔｉｍｅＰｅｔｒｉｎｅｔｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｒｕｌｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ａｎｄａｌｓｏ
ｔｈｅｍｅｔｈｏｄ
ｓｙｓｔｅｍ。
ｉｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ
ｔｈｒｏｕｇｈ
ｍｏｄｅｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆ
ａｕｔｏ—ｃａｒ
Ｂｏｄｙ
Ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：
ｃｏｌｏｒｅｄ
Ｐｅｔｒｉｎｅｔ；ｔｉｍｅ
Ｐｅｔｒｉｎｅｔ；ｉｎｈｉｂｉｔ—ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ
ａｒｃ；ｂｅｌｔ
ｃｏｎｖｅｙｅｒ；Ｍｕｌｔｉ—ＰａｒａｄｉｇｍＭｏｄｅｌｉｎｇ
ＩＩ
插图目录
图１．１
图２．１
图２．２
图２．３
图２－４
图３．１
图３．２
基于规则化描述方法的Ｐｅｔｒｉ网自动建模思路……………………………４
Ｐｅｔｒｉ网的图形表示…………………………………………………………．．９
数据处理的Ｐｅｔｒｉ网模型…………………………………………………．．“
数据处理功能子网…………………………………………………………．１３
几个时间Ｐｅｔｒｉ网例子……………………………………………………．．１６
约束弧………………………………………………………………………．１８
柔性弧………………………………………………………………………．１９
图３．３柔性弧的语义………………………………………………………………．２０
图３－４组合弧………………………………………………………………………．２０
图３－４组合弧的语义………………………………………………………………．２ｌ
图３．５
因果弧………………………………………………………………………．２２
图３．７约束组合弧…………………………………………………………………．２３
图３．８
约束组合弧的着色网原像…………………………………………………２４
图３－９特殊约束组合弧的着色网原像（％＝２，月：
＝Ｏ）…………………………．．２４
图３．１０特殊约束组合弧的着色网原像（％＝ｏ，ｎ：
＝２）…………………………．．２４
图３．１１否定约束组合弧……………………………………………………………．２５
图３．１２否定约束组合弧的着色网原像……………………………………………２５
图４．１
就绪检验的ＴＰＮ模型………………………………………………………３ｌ
图４．２就绪检验的约束组合ＴＰＮ模型…………………………………………．．３ｌ
图４．３
虚开机的ＴＰＮ模型…………………………………………………………３２
图４－４虚开机的约束组合ＴＰＮ模型……………………………………………一３３
图４．５
顺开机的ＴＰＮ模型和约束组合ＴＰＮ模型………………………………３３
图４－６逆开机的ＴＰＮ模型…………………………………………………………３４
图４．７逆开机的约束组合ＴＰＮ模型………………………………………………３４
图４．８顺停机的ＴＰＮ模型…………………………………………………………３５
图４－９顺停机的约束组合ＴＰＮ模型………………………………………………３５
图４．１０逆停机的ＴＰＮ模型…………………………………………………………３６
图４．１１逆停机和故障停机的约束组合ＴＰＮ模型………………………………．３６
图４．１２开机过程的组装（ｎ＝３）…………………………………………………．．３７
图４．１３停机过程的组装（ｎ＝３）…………………………………………………一３８
图４．１４就绪检验的约束组合ＣＴＰＮ模型…………………………………………４０
图４．１５虚开机的约束组合ＣＴＰＮ模型……………………………………………．４０
图４．１６就绪检验的约束组合ＣＴＰＮ模型…………………………………………４ｌ
图４．１７逆开机变迁的约束组合ＣＴＰＮ网表示……………………………………４１
Ｖ
图４．１８
顺停机的约束组合ＣＴＰＮ模型……………………………………………４２
图４。
ｔ９逆停机的约束组合ＣＴＰＮ模型……………………………………………４２
图４．２０带式输送机联锁控制系统的约束组合ＣＴＰＮ模型………………………４３
图５．１
图５．２
逻辑规则表达式（Ｌｏｇｉｃ
ｒｕｌｅ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ）…………………………………４５
夜行灯规则式组的ＴＰＮ模型……………………………………………．．４７
夜行灯规则式组的约束组和ＣＴＰＮ模型…………………………………４７
前照灯规则式组的约束组和ＣＴＰＮ模型…………………………………４８
图５．３
图５－４
ＶＩ
表格目录
表４－１
带式输送机联锁控制系统模型元素含义………………………………３０
ＶＩｌ
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成
果。
据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表
或撰写过的研究成果，也不包含为获得金毽王些太堂或其他教育机构的学位或证书而
使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的
说明并表示谢意。
学位论文作者签名：
杨晴晴
签字日期：
２００７年１２月１８日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解金胆王些盘堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保
留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。
本人授
权
盒壁王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以
采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
（保密的学位论文在解密后适用本授权书）
学位论文作者签名：
杨晴晴
签字日期：
２００７年１２月ｌＯ日
导师签名：
签字日期：
２００７年１２月１０日
学位论文作者毕业后去向：
工作单位；
通讯地址：
电话：
邮编：
致
谢
本文是在导师陆阳教授的严格要求和悉心指导下完成的。
在两年半的研究
生学习期间，陆老师对我的学习和生活均关心备至，倾注了大量的心血，使我
在各方面均有长足的进步。
陆老师活跃的学术思想，渊博的知识，坚韧的毅力，
忘我的工作态度，严谨的工作作风，对事物敏锐的观察力都令我钦佩不己，给
我留下了深刻的印象。
陆老师对我的鼓励和帮助，将使我终生受益。
值此论文
完成之际，谨向导师致以衷心的感谢。
感谢魏振春老师以及ＤＥＣＳ小组的所有成员，小组讨论时大家的发言给了我
启发和灵感；感谢我的同学郭智奇、丁峰、官骏鸣以及其他实验室成员，他们
在生活和学习上都给了我很大的帮助与鼓励。
感谢其他老师和同学在我攻读硕
士学位期间给予我无私的帮助和友情。
同时，我要感谢父母、弟弟和其他家人对我的支持和关爱，是他们在背后
默默的支持使我能顺利的完成硕士研究生的学业。
最后，真诚地感谢有关专家和学者对本文的评阅和指导。
作者：
杨晴晴
２００７年１１月２０日
第一章
１．１本文的研究背景及目的
绪论
约束组合有色时间Ｐｅｔｒｉ网（ＣＴＰＮ：
Ｃｏｌｏｒｅｄ
Ｈｉｇｈ—ＬｅｖｅｌＰｅｔｒｉＮｅｔ）。
ＴｉｍｅＰｅｔｒｉＮｅｔ）是针对Ｐｅｔｒｉ网
在为复杂系统建模时会出现“节点爆炸”问题提出的一种高级Ｐｅｔｒｉ网（ＨＬＰＮ：
Ｐｅｔｒｉ网是最近十几年来发展较为迅速的一种离散事件系统（ＤＥＳ）形式化
建模方法，具有很强的描述能力。
首先，作为一种图形化数学工具，它能对ＤＥＳ
中的异步、并发、冲突等重要特征进行直观描述，并进行分析和研究；其次，
作为一种逻辑层次的建模工具，Ｐｅｔｒｉ网具有很强的综合能力，适用于研究逻辑
层次上的系统控制和控制作用下的系统行为问题【１１。
近年来，为了满足科学研
究和实际应用的需要，Ｐｅｔｒｉ网得到了较快的发展，并出现了随机Ｐｅｔｒｉ网、着色
Ｐｅｔｒｉ网、时间Ｐｅｔｒｉ网等新的子类，Ｐｅｔｒｉ网的应用也愈加广泛。
然而，Ｐｅｔｒｉ网在为复杂系统建模时会出现“节点爆炸”问题。
分析复杂系统
的Ｐｅｔｒｉ网模型时有两种化简思路：
一种是化简状态空间，另一种是化简网本身。
化简网本身更具优势的原因主要是：
（１）状态空间一般非常大，而且可能是无限的；
（２）模拟是模型验证的重要手段，通过约简Ｐｅｔｒｉ网本身，可以减小模型
规模，便于模拟和分析；
（３）不依赖初始标识。
虽然在Ｐｅｔｒｉ网用于复杂系统的分析问题上已经有
不少研究成果【２】【３】１４】１，５１，但是减少节点、简化模型仍然是建模的首要任务。
基本Ｐｅｔｒｉ网中托肯只计个数不计个性，对个体变化细节描述过多，导致模
型中库所节点过多，缺乏描述组合效果的能力，也限制了基本Ｐｅｔｒｉ网的抽象能
力和直接模拟复杂过程的能力。
有色Ｐｅｔｒｉ网通过对托肯着色使其有了个性，是
解决复杂系统Ｐｅｔｒｉ网模型节点过多问题的有效途径之一，但并不能减少由于组
合效果缺乏而增加的变迁节点。
文献【６Ｊ提出的库所组合有色网可以有效描述组
合效果，但是无法描述库所组合触发变迁时部分输入库所托肯不变的情况。
约束组合ＣＴＰＮ是用组合约束弧扩展的有色时间Ｐｅｔｒｉ网。
约束组合弧是综
合约束弧、组合弧而得到的一种新弧，它不仅可以描述库所组合触发变迁的效
果，而且可以描述变迁发生时部分输入库所托肯不变的情况，在描述实际问题
时更具有普适性。
约束组合ＣＴＰＮ可以有效提高网元素的抽象能力，从而降低
模型的规模。
带式输送机是由多个皮带组成的连续运输设备，广泛应用于煤矿、冶金、
码头、电厂、矿山的散状物料或成件货物的输送。
带式输送机联锁控制系统是
由多级皮带机设备组成的按顺序要求启停的实时控制系统，采用形式化方法建
模和分析这类复杂实时系统可以减少设计和开发过程中的错误，提高系统运行
的可靠性和安全性【７Ｊ。
带式输送机联锁控制系统具备同步、并发、冲突、互斥、
资源共享、资源竞争等特征，是典型的离散事件系统（ＤＥＳ）。
故本课题以带
式输送机为例，阐述约束组合ＣＴＰＮ在为实际系统建模中的优势。
复杂系统往往有多个异构系统组成，在分析和设计的各个阶段也需要不同
的形式化方法来描述系统，每一种建模方法都有自身的优点和缺点、描述现实
世界的不同角度。
多范式建模（Ｍｕｌｔｉ．ＰａｒａｄｉｇｍＭｏｄｅｌｉｎｇ）通过耦合和转换以
整合不同方法建立的模型综合利用多种形式化方法，建模可以在不同抽象级别
从不同角度描述现实世界，充分发挥每种描述方法的优势，更全面、准确地对
现实世界建模【８】。
由于每一种形式化建模方法都有不同的语法、语义、计算模
型、运行规律等方面都有很大的差别，所以多范式建模的关键问题是整合不同
的模型，使数据和信息能够在在不同模型间自由地流动［９１。
ＤＥＶＳ
Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）Ｄｏ］把每个子系统看作一个具有独立内部
结构、行为和明确Ｉ／Ｏ接口的模型这些模型通过一定的连接机制耦合成耦合模
型，耦合模型可作为更大模型的组成元素，从而形成层次模块化的模型。
ＤＥＶＳ
是实现多范式建模的一个良好的框架。
规则化描述方法【ＩｌＪ参考智能控制分层模块化思想，结合ＤＥＣＳ系统的特点，
提出一种更直观、更贴近系统本原的基于对象的分层模型。
规则化描述方法中，
控制策略是每个节点发布自身状态信息，通过系统层次类似产生式的描述对象
之间的行为关系逻辑规则表达式来获取要执行的动作。
但是规则库本身存在冲
突性等不安全因素，而Ｐｅｔｒｉ网具备一套严密的数学理论，有利于验证和分析，
其形式基础使它与其它并发模型建立了连接，这有益于分布式系统的描述和分
析。
把逻辑规则表达式作为建立Ｐｅｔｒｉ网模型的基础可以真实地反映系统设计内
容，大大的减轻仿真建模的工作量，提高整个仿真过程的效率。
综上所述，本课题的目的和意义在于：
针对Ｐｅｔｒｉ网在为复杂系统建模时会出现“节点爆炸”问题，提出约束组合
ＣＴＰＮ以提高网元素的抽象能力，以降低模型的规模，使其便于理解、分析和
模拟验证。
（ＤｉｓｃｒｅｔｅＥｖｅｎｔＳｙｓｔｅｍ
以皮带机联锁控制系统为例建立约束组合ＣＴＰＮ模型，阐述约束组合弧在
描述具体问题时的优势。
针对带式输送机联锁控制系统的建模，遵循了为离散事件系统建立高级网
模型的一般过程，即先建立系统的基本网模型，然后根据网射理论折叠为高级
网模型，能够为用Ｐｅｔｒｉ网对复杂ＤＥＳ系统建模的应用研究提供了一定的借鉴。
依据多范式建模理论，研究基于规则化描述方法自动生成分布式控制系统
Ｐｅｔｒｉ网模型的方法，有利于全面准确地反映设计内容，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。
研究如何将约束组合ＣＴＰＮ和规则化描述方法纳入ＤＥＶＳ框架，使其更方便
２
地与其他形式化建模方法相结合实现多范式建模。
１．２国内外研究概况
Ｐｅｔｒｉ网的概念最早是在１９６２年ＣａｒｌＡｄａｍＰｅｔｒｉ的博士论文中提出来的。
从
１９８０年召开第一次Ｐｅｔｒｉ网理论和应用的国际研讨会以来，每年一次的国际研讨
会连续不断，Ｐｅｔｒｉ网理论和应用在不断的充实和完善。
它的纵向发展表现为：
从基本的条件／事件网，经过位置变迁网，发展到高级网（Ｈｉｇｈ．１ｅｖｅｌ
ＰｅｔｒｉＮｅｔｓ）。
它的横向发展表现为：
从没有参数的网发展到时间Ｐｅｔｒｉ网和随机Ｐｅｔｒｉ网；从一
般有向弧发展到禁止弧和可变弧；从自然数托肯个数到概率托肯个数；从原子
变迁发展到谓词变迁和子网变迁；另外还有引入控制策略的受控Ｐｅｔｒｉ网、引入
知识表示的模糊Ｐｅｔｒｉ网等Ｐｅｔｒｉ网变形模型。
Ｐｅｔｒｉ网具有动态、并发和图形直观性等良好特性。
因此，Ｐｅｔｒｉ网作为系统
模拟与分析的有效工具已在众多领域得到广泛应用。
但是在建模复杂系统时出
现的节点爆炸问题却使工程人员望而却步。
高级Ｐｅｔｒｉ网通过引入更高层次的观
念来解决这个问题。
更高层次的观念包括利用复杂数据结构的托肯、利用代数
表达式来代表网元素等【ｌ引。
高级Ｐｅｔｒｉ网通过对网系统中的标志进行分类和解
析，使网系统的基本元素减少，从而达到缩小网系统规模的目的。
比较成熟的
高级Ｐｅｔｒｉ网主要有两种：
颜色Ｐｅｔｒｉ网和谓词／变迁Ｐｅｔｒｉ网。
高级Ｐｅｔｒｉ网并不比原
型Ｐｅｔｒｉ网有更强的模拟能力，但是它可以使网模型更加简单、清晰一些【１３１。
利用Ｐｅｔｒｉ网构建、分析复杂系统有以下几种化简思路。
一是通过把状态进
行组合归类来减小可达图表示的大小。
这种思路主要有两种方法：
符号可达图
和参数化可达图。
符号可达图的思路是充分利用系统内部的对称关系来获得可
达状态的紧凑表示【１４】【１５】【１６１，而参数化可达图适合参数化的模型【１７１。
一是把网
元素进行组合归类来减小系统模型本身的大小。
这种化简方法基于网的基本理
论，不依赖于具体问题和初始状态，使模型本身更紧凑更易于理解，能够更好
地支持模型的模拟验证和分析。
例如着色Ｐｅｔｒｉ网是对托肯归类并用复杂的数据
结构描述托肯从而使网具有更强的抽象能力。
而文献【６】和Ｏｓ］提出的思路是添加
新的Ｐｅｔｒｉ网元素，以提高Ｐｅｔｒｉ网模型的抽象能力。
文献【６】提出用库所容量、检
测弧和抑制弧这些新元素扩展有色Ｐｅｔｒｉ网，文献ＩＩ町又增加了柔性弧、组合弧和
因果弧。
这些新元素没有改变Ｐｅｔｒｉ网的描述能力，但是可以在很大程度上简化
网的表示。
多范式建模的关键问题在于如何整合不同的模型，使数据和信息能够在在
不同模型间自由地流动，其解决方法主要有两种：
其一是使用一种一般标准语
言作为接口语言；其二是使用元模型为建模方法建立统一的模型。
Ｂ．Ｐ．Ｚｅｉｇｌｅｒ于１９７６年在《Ｔｈｅｏｒｙ
ｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ｝中提出了
ＤＥＶＳ理论，以规范ＤＥＳ的各种形式化建模方法，并提供各种形式化方法建模
和仿真的框架【Ｉ９１，使离散事件系统的模型可以与连续系统的微分方程模型一样
进行数学化操作【２们。
由于ＤＥＶＳ支持连续的时间基、能够很好地实现分层模块
化以及面向对象的思想，所以在离散事件系统建模领域很受关注。
目前研究
ＤＥＶＳ比较活跃的团体主要有美国亚利桑那州州立大学建模仿真综合中心
（ＡＣＩＭＳ：
ＡｒｉｚｏｎａＣｃｎｔｃｒｆｏｒＩｎｔｅｇｒａｔｉｖｅＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ）、麦吉尔大
学建模、仿真和设计实验室（ＭＳＤＬ：
Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ，Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
及韩国先进科学技术学院（ＫＡＩＳＴ：
ａｎｄＤｅｓｉｇｎ
ｌａｂ）以
ＫｏｒｅａＡｄｖａｎｃｅｄＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）等。
ＤＥＶＳ优势在于对系统组成结构、通信机制、时间概念的支
持；劣势是它一种贫语义的系统描述、缺乏系统行为的描述【ｚ“。
正因为如此，
将自动机、Ｐｅｔｒｉ网等在描述系统行为方面有优势的形式化方法嵌入ＤＥＶＳ也是
必要的。
１．３研究难点及本文的解决思路
在所要解决的问题中，以下两个问题是重点和难点。
一是提高网元素的抽
象能力以达到化简网模型的目的，二是由规则化描述方法的描述文档直接生成
Ｐｅｔｒｉ网模型。
模拟运行
图ｌ—ｌ
基于规则化描述方法的Ｐｅｔｒｉ网自动建模思路
（１）提高网元素的抽象能力以达到化简网模型的目的。
基本Ｐｅｔｒｉ网中托肯
只计个数不计个性，对个体变化细节描述过多，导致模型中库所节点过多，缺
乏描述组合效果的能力，也限制了基本Ｐｅｔｒｉ网的抽象能力和直接模拟复杂过程
的能力。
有色Ｐｅｔｒｉ网通过对托肯着色使其有了个性，是解决复杂系统Ｐｅｔｒｉ网模
型节点过多问题的有效途径之一，但并不能减少由于组合效果缺乏而增加的变
迁节点。
库所组合有色网通过在有色网的基础上添加约束弧、柔性弧、组合弧
和因果弧这四种特殊的弧得到，虽然能够描述组合效果，但是无法描述库所组
合触发变迁时部分输入库所托肯不变的情况。
研究如何用一种类型的弧将组合
弧、约束弧以及有色网的普通弧统一起来，使模型形式上更加统一、表达更加
４
简洁、在描述实际问题时更具有普适性且抽象描述能力｛｛导到增强将成为该关键
问题的突破口。
（２）由规则化描述方法的描述文档直接生成Ｐｅｔｒｉ网模型。
结合规
升级会员 