Petri网建模与仿真软件20-sim.pptVIP

Petri网建模与其仿真软件20-sim 钟黔 Petri网概况 经典Petri 网 20-sim 离散事件系统(DES)理论方法 形式与自动机 极大-加法代数 排队论 算数与布尔函数 马科夫链 摄动分析 Petri网 Petri网概述 Petri网(PN)最早由Carl A. Petri博士与1962年提出。 是离散事件动态系统（Discrete Event Dynamic System， DEDS）的描述工具，可描述异步、同步、并行逻辑关系，是描述、分析和控制DEDS的最有效和应用最广泛的方法 大量研究(10.000 publications)，至1985年，它主要被用于理论界；自从80年中期后，实际的应用越来越多，这主要是由于引入高阶 Petri nets和许多工具； 最早是应用于计算机信息处理、然后工程方面（自动制造系统）、目前在计算机、自动化、通信、交通、电力与电子、服务与制造都得到广泛应用。 Petri网定义 Petri网的规则 有向弧是有方向的 两个库所或变迁之间不允许有弧 库所可以拥有任意数量的令牌 行为：如果一个变迁的每个输入库所（input place）都拥有令牌，该变迁即为被允许(enable)。一个变迁被允许时，变迁将发生(fire)，输入库所(input place)的令牌被消耗，同时为输出库所(output place)产生令牌。 Petri网的规则 没有一个变迁只发生了一半的可能性。 有两个或多个变迁都被允许的可能，但是一次只能发生一个变迁。这种情况下变迁发生的顺序没有定义。 如果出现一个变迁，其输入库所的个数与输出库所的个数不相等，令牌的个数将发生变化，也就是说，令牌数目不守恒。 Petri网络是静态的，也就是说，不存在发生了一个变迁之后忽然冒出另一个变迁或者库所，从而改变Petri网结构的可能。 Petri网的规则 Petri网的状态由令牌在库所的分布决定。也就是说，变迁发生完毕、下一个变迁等待发生的时候才有确定的状态，正在发生变迁的时候是没有一个确定的状态的。 两个变迁争夺一个令牌的情形被称之为冲突。当发生冲突的时候，由于Petri网的时序是不确定的，因此具体哪个变迁得以发生也是不确定的。实际应用中，往往需要避免这种情形 多个弧连接两个节点的情况。在输入库所和变迁之间的弧的个数决定了该变迁变为被允许需要的令牌的个数。弧的个数决定了消耗/产生的令牌的个数 Petri网特点 PN采用可视化图形描述DES的静态结构及动态结构 PN是一种结构化的DES描述工具，它能够充分描述DES局部及局部之间的联系 可以用于检查防止诸如锁死、堆栈溢出等不期望的系统行为性能 能够直接从可视的PN模型动态产生DES监控控制编码，还可以构建PN模型运行算法实现DES的实时控制 Petri网特点 用于DES的仿真，从而对系统进行分析与评估 可以通过模块化与层次化描述复杂的DES 同时支持数学上形式化描述与分析DES PN模型可转化为其他DES模型 Petri网建模的缺点 Petri网实际上是在模型构成上增加了模型的组成元素，因此往往导致组成模型的元素数量过多 Petri网不如基于活动网络容易理解 Petri网的建模中不能在网中体现数据流，尽管基于状态建模的Petri网能够精确、方便地对过程的控制逻辑进行定义，在这种情况下，数据流就与控制流完全混合，当两者不一样的时候， Petri网就无法显式地表示这种独立于控制流之外的控制流 Petri网应用 基于Petri网的制造系统建模与仿真 Petri网控制器 基于Petri网模型的制造系统生产调度 基于Petri网模型的制造系统分析 Petri网的组成元素 Petri网简称PNG (Petri Net Graph)，它有库所和转移两种结点 库所（Place）小圆圈 P 转移（Transition）小方块 T 连接（Connection）是库所和转移之间的有向边，流关系 F，K 令牌（Token）是库所中的动态对象，可以从一个库所移动到另一个库所 ? 20-sim 的总体论述 　建模的平台是一种通用键合图自动仿真软件 20-sim。20-sim 是由荷兰的 Twente 大学的控制实验室所开发的一个主要面向机电系统设计的一体化建模仿真平台，可以运行在Windows 和Sun-Unix 操作系统下，其前身是TUTSIM。 SIDOPS+仿真语言 　20-Sim提供了一种叫做SIDOPS+的仿真语言来书写方程。这种语言和数学方程的形式非常相似而且很容易掌握。SIDOPS+语言有它完整的规范，包括100多个保留字、数据类型定义、操作符、流程控制、常用函数和特殊函数。特别是一些与仿真有关的函数是非常高效的，往往是用通用算法语言需要大段程序才能完成的功能。