对象Petri网模型的并发软件仿真技术的研究

并发软件的性能评价是提高软件开发质量的重要手段之一.本文重点讨论了将面向对象与Petri网相结合的思想用于并发软件开发中的系统建模,以及基于对象Petri网(OPN)的并发软件系统的仿真技术,同时,也探讨了实现一个基于OPN的动态仿真工具所面临的关键技术和解决方法.实践结果表明,文中讨论的实现机制与处理方法是有效和可行的.      

Ada层次化并发软件模型的研究

基于对象Petri网,提出了层次化并发软件模型,这种模型在结构上参考了统一建模语言UML的描述机制,并用一种扩展Petri网ECPN分层描述对象的内部状态,以及对象间的相互作用,易于仿真与程序生成.模型的实际应用将有利于保证并发软件,特别是Ada95并发软件的质量,提高开发效率.     

一种基于面向对象Petri网的并发程序建模方法

介绍了一种基于面向对象Petri网的并发系统建模方法. 该方法把面向对象技术与Petri网理论相结合, 构成一种面向对象Petri网,可以解决用Petri网建立并发程序模型所遇到的状态爆炸问题,又使得建模系统具有可重用性且易于维护, 是一种具有数学和图形方式相结合的形式化描述.     

基于扩展Petri网的除冰软件安全需求建模和验证

Petri网是形式化的系统建模方法,以严格的数学基础来保证系统的正确构建,但在支持复杂软件建模和自动化验证方面存在不足.扩展了Petri网的形式语义,区别定义了状态型和数值型库所,区别定义了变迁的激发和抑制状态,引入了无前置、一元和组合判断规则,同时根据形式化定义将模型自动转换为检验程序实施安全性验证.最后给出了以上方法在典型安全关键软件-除冰系统上的应用,过程和结果表明扩展的模型和方法增强了Petri网对复杂软件系统的建模能力,提高了软件的安全性,从模型到验证代码的自动转换解决了完善模型时人工修改相应代码的工作量和因此而引入人为错误的重复工作量的问题.     

基于Petri网的UML状态图的形式化模型

提出一种可以准确描述UML状态图动态特征的形式化模型SC_Net.首先给出了UML状态图的形式化语法定义,其中用状态集合、转移集合、事件集合、条件集合、活动集合、对象集合和变量集合,定义了一系列辅助函数描述UML状态图特征,用确定目标状态和受限源状态表示层次关系,用开放事件和封闭事件表示对象之间的消息.基于C_Net定义了描述UML状态图动态语义的Petri网模型SC_Net,既能描述状态图中的控制部分,又能描述状态图中的数据处理部分,并给出了从UML状态图到SC_Net的转换步骤,便于实现自动转换过程.最后以柔性制造系统的一个实例说明SC_Net能用于分析UML状态图的性质.      

基于对象的仿真建模系统

基于面向对象的思想，图形用户界面和仿真程序自动生成技术研制开发出一个基于对象的辅助仿真建模系统ＳｉｍＭｏｄｅｌ，介绍了ＳｉｍＭｏｄｅｌ的系统结构和模型描述框架，讨论了仿真程序生成器的运行机制，提出了有向网络图递归深广优先搜索算法。     

基于Petri网的UML状态迁移策略

分析了统一建模语言(UML,Unified Modeling Language)状态图相关语义,阐述了Petri网基本特征和它所具有的建模事件并发、同步、冲突能力.为得到UML状态图无二义性的、可执行的和可验证的模型,在着色Petri网和层次化Petri网研究成果基础上,研究提出层次着色Petri网(HCPN,Hierarchical Colored Petri Net).HCPN中不同层的着色网CPN通过库所子网或变迁子网相关联.通过实例说明如何借助这些关联从HCPN中的CPN合并得到标注Petri网.标注Petri网可用于指导基于事件驱动的仿真过程,而标注Petri网转换得到的基本Petri网可用来进行特性分析,从而对所描述的UML状态图模型给出合理的评价,有利于建模系统的改进.      

Petri网在维修工作分析中的应用研究

分析了当前维修工作分析方法中存在的问题,在论述了Petri网技术优点的基础上,提出采用层次化的时间-着色Petri网技术来建立维修工作描述模型.探讨了Petri网描述逻辑条件与时序关系的方法,并给出了维修工作建模的程序.通过一个实例研究说明了Petri网技术在确定保障资源工作中的应用.      

基于Petri网的CASE全集成机制的研究

为实现全集成的环境订成机制，提出了基于Ｐｅｔｉｒ网的超文本形式模型和面向对象Ｐｅｔｒｉ网，Ｐｅｔｉｒ网的引入不仅可以统一ＣＡＷＥ环境的数据集成，控制集成和表示集成，而且可利用已有Ｐｅｔｉｒ网理论对集成环境进行性能评价。     

基于OOPN的实时软件开发方法与环境的研究

实时系统的与时间相关性以及与其环境的交互特点造成实时软件的开发十分困难,那么多处理机实时软件的开发就更加困难.为了简化多处理机环境下的并发程序设计、减少程序设计错误和提高编程效率,介绍一种用于多处理机系统的程序设计方法以及在此方法支持下的软件开发与运作环境.该方法以一种直观的图形方式(面向对象Petri网)辅助多处理机系统软件开发,在此环境下可完成高效的软件开发和获取安全可靠的软件结构.      

发射场卫星试验鉴定流程控制网模型及分析

发射场卫星试验鉴定流程控制联合考虑试验鉴定过程模型和试验科目,实现对试验鉴定的流程控制。目前发射场卫星技术流程以文字和图片描述,在节点状态和约束迁移方面存在量化问题,无法构建形式化模型以嵌入自动化试验鉴定评估系统。以网模型为基础,构造发射场卫星试验鉴定流程控制网模型,并提出配套结构分析和性能分析方法,实现量化的可达性、作业不确定性和资源竞争性等分析内容,支持并行多星多任务的评估分析,从而支撑发射场卫星试验鉴定流程管理中试验鉴定方案设计及卫星流程模型优化设计等工作。     

部分可观Petri网故障的量子贝叶斯诊断

针对故障本身构建量子贝叶斯Petri网模型算法,并利用该子网模型进行Petri网系统故障分析。对于部分可观Petri网模型中的不可观故障,根据可达标识图分析变迁点火路径不能判断系统状态,建立量子贝叶斯子网模型,通过不确定路径引起的量子干涉重新标定变迁的条件概率表得到量子概率振幅表。根据故障变迁的前置集合并结合量子贝叶斯推理计算变迁触发的先验概率,由后置集合中的可观变迁修正后验概率,由最大后验概率估计系统所处状态,当故障变迁不唯一时,选取最大概率的故障作为故障源。以实际故障系统建立部分可观Petri网模型,结合可观标签概率序列信息和量子贝叶斯概率估计,对系统不可观部分进行故障诊断验证算法的有效性。      

高空模拟试验应急管理的Petri网建模及应用

针对我国高空模拟试验的应急管理,构建了一个应急管理工作流策略,并对这个策略进行了Petri网建模.这个模型主要包括应急停车程序和紧急停车程序.应急停车程序以保证被试发动机与试验设备的安全、同时兼顾快速停车为目标,所以主要由一些串行处理环节组成;而紧急停车程序则以快速停车为目标,所以以并行处理环节为主.模型的分析表明:模型具有可达性、合理性、自由选择性、良构性和S可覆盖性.根据这个模型,对某发动机在高空模拟试验时的应急管理进行了演练,获得了完成各个变迁需要的响应时间.分析这些时间数据,找到了在紧急停车程序的应急管理操作中影响整体应急响应时间的关键环节.同时发现,在应急停车程序中,可以根据应急事件的分级在保证发动机和试验设备的安全与应急响应时间之间找到一个折中,最大化应急管理的效果.应急程序的修改和应急培训有效地减少了关键环节的应急响应时间.     

一种支持工作流模式的扩展工作流网

为了满足企业用户对工作流模型在描述能力和分析能力上的要求,提出了一种 支持工作流模式的扩展工作流网(EWF_net,Extended WorkFlow net).EWF_net是在工作 流网(WF_net,WorkFlow net)的基础上增加一些机制扩展而成的,它改善了WF_net对于动态工作流模型的描述能力,直接支持所有工作流模式,特别是多实例 、取消、高级同步等WF_net不能直接描述的模式.EWF_net通过引入控制变量 来描述工作流模型的相关数据信息;通过引入一类特殊的变迁——传递变迁,来 支持模型的动态路由.在Petri网分析技术的基础上提出EWF_net的形式化的正确性分析方 法.该方法由一致性分析和对应的WF_net的合理性分析2部分组成.最后,通过一个应用实例 来说明EWF_net强大的描述和分析能力.      

协同维修过程的合成Petri网建模与分析

针对协同维修过程中共享资源约束、工序衔接时机和维修工时不确定3大问题,建立了一种基于合成Petri网的协同维修过程模型.该模型采用三参数的数组来描述不确定维修时间,引入活动图形来描述协同关系和建立共享资源控制网来约束资源派遣次序.给出了协同维修过程合成Petri网构造算法.解决了协同维修过程分析中3大难点,合理表述了协同维修活动依赖关系,实现了对协同维修过程的规范化描述.实例分析表明该模型能够帮助维修工程部门预测维修完工时间和把握工序衔接的时机,并提出共享资源优化配置的建议.      

多阶段任务系统通用可靠性仿真模型

归纳了当前多阶段任务系统(PMS,Phased Mission Systems)可靠性建模的基本假设,指出了解析模型描述和求解能力的不足以及仿真模型存在的难以转换的缺点.应用着色Petri网(CPN,Colored Petri Net) Tools建立PMS的多层通用仿真模型:顶层控制模型将PMS各阶段的故障树参数化,作为CPN通用仿真模型的输入;单阶段处理模型根据顶层控制模型的输入判别该阶段顶事件是否发生;底事件处理模型通过比较随机数和故障发生概率的大小产生故障.通用仿真模型可以保持模型结构的稳定,同时又简化了仿真模型的生成.案例对比了CPN仿真模型与二元决策图(BDD,Binary Decision Diagrams)算法的可靠性计算结果,证明了模型的正确性;具有动态变化参数的PMS仿真则说明了模型的适用性.      

Jobshop问题中动画仿真模型的自动生成系统

对于给定目标,仿真过程可大致分为仿真建模,程序实现,仿真结果的统计分析三大部分,其中仿真建模是最基础的,关系整个仿真成败的环节,如果能够在仿真模型完成后自动生成相应的仿真程序,不中大大减少了工作量,还可使工作者集中精力于仿真建模,使模型更准确,更优化,本文以Ｊｏｂｓｈｏｐ问题为例,给出了一中基于ＳＩＭＡＮ／ＣＩＮＥＭＡ软件的动画仿真程序自动生成系统,但该系统整体设计思想并不局限于ＳＩＭＡＮ／ＣＩＮ     

UML软件开发过程和支持环境研究

从当前对软件工程过程的需求出发,结合软件工程领域的最新成果统一建模语言UML(Unified Modeling Language),重点讨论了适应需求变化的迭代式软件开发过程,提出了柔性软件开发模型.在此研究的基础上,设计了集成化UML软件开发环境的框架,指出其组成应包括UML可视化建模系统、UML模拟系统、UML代码生成系统和UML逆向变换系统4个部分,并提出了需要解决的问题.     

Jobshop问题中动画仿真模型的 自动生成系统1)

对于给定目标，仿真过程可大致分为仿真建模、程序实现、仿真结果的统计分析三大部分.其中仿真建模是最基础的、关系整个仿真成败的环节.如果能够在仿真建模完成后自动生成相应的仿真程序，不仅可大大减少工作量，还可使工作者集中精力于仿真建模，使模型更准确、更优化.本文以Jobshop问题为例，给出了一种基于SIMAN/CINEMA软件的动画仿真程序自动生成系统，但该系统整体设计思想并不局限于SIMAN/CINEMA软件，只要做少量修改即可应用于其他仿真软件程序的自动生成.该系统可方便地生成标准的Jobshop问题的动画仿真模型程序，并可推广到其他生产管理、交通运输、邮电等领域，具有相当的通用性.     

模糊树模型对有限样本集的逼近

对含高度非线性的复杂系统的辨识与建模提出了一种二叉线性模糊树方法.证明了对n维空间中任一闭集上的有限样本集或连续函数,总存在模糊树模型以任一精度逼近之.仿真结果表明,与已有的其它方法比较,模糊树模型不仅具有计算量小,精度高,对于输入空间维数不敏感等优点,同时它的逼近误差是单调下降的.模糊树模型在一定程度上模拟了对复杂问题进行分层、分段简化决策的思维过程.仿真结果描述了这种方法的性能.