基于Petri网的离散事件系统建模、分析与硬件实现
发布时间：2021-08-11 13:15
离散事件系统具有离散的状态空间和分段的稳定轨迹的特性,其在制造业、交通运输业、机器人等领域中有着诸多体现,对离散事件系统的研究与应用是社会生产低能耗、高效率的必然要求。Petri网能够简洁直观地描述系统资源的并发、互斥、冲突、共享等行为,并且能够对这些行为进行定性和定量的研究。因此,使用Petri网对离散事件系统进行建模、分析和资源调度,已经成为学术界对离散事件系统研究的主流方法之一。然而在现有的理论框架下,Petri网对离散事件系统的分析存在着状态爆炸问题,即Petri网的可达状态集合随着系统规模的增大呈指数级增长。传统的Petri网分析方法在应对较大规模的系统时,存在计算时间过长或内存溢出等问题。本文主要研究基于Petri网的离散事件系统建模与分析方法,针对系统规模较大而出现的状态爆炸问题,提出几种加快分析速度、减小系统模型的优化方法,并将Petri网高效的建模能力应用于实际的工业系统中。本文的主要研究内容与创新点如下:（1）针对已有的Petri网分析软件INA在计算可达状态集时求解速度较慢的问题,提出了一种基于GPU+CPU的并行可达状态集生成方法。该方法充分应用GPU高效的协同...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 课题来源
1.3 相关技术和研究现状
1.3.1 离散事件系统研究现状
1.3.2 Petri网技术研究现状
1.4 本文主要研究内容
1.5 本文结构
2 理论基础
2.1 离散事件系统
2.2 Petri网
2.3 布尔代数
2.4 二叉决策图
2.5 本章小结
3 基于GPU+CPU的系统状态集生成
3.1 引言
3.2 基于GPU的并行计算
3.3 可达状态集求解的串行算法优化
3.3.1 可达图串行算法分析
3.3.2 红黑树中伪代码分析
3.4 可达状态集求解的并行算法
3.5 实验对比
3.6 本章小结
4 基于二叉决策图的系统状态集生成及变量序优化
4.1 引言
4.2 Petri网可达集的符号化求解方法
4.3 基于库所关联度矩阵的BDD变量序优化
4.3.1 关联度矩阵及其求解
4.3.2 Petri网库所分组规则
4.3.3 资源库所的排序
4.3.4 启发式BDD变量序的优化
4.4 基于旅行商问题的BDD变量序优化方法
4.4.1 系统模型的因果关系图
4.4.2 因果关系图与TSP问题
4.4.3 TSP问题的整数线性规划建模
4.5 实验对比
4.6 本章小结
5 系统Petri网模型的硬件实现
5.1 引言
5.2 Petri网到PLC梯形图转换方法
5.3 基于Petri网的离散事件系统建模
5.4 初始化模块设计
5.5 侦测模块设计
5.5.1 雪崩效应及解决方案
5.5.2 冲突问题及解决方案
5.5.3 判断变迁使能
5.6 演变模块设计
5.7 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 进一步的工作
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]CPU+GPU异构并行计算技术研究[J]. 李红辉,刘冬冬,杨芳南. 信息系统工程. 2018(05)
[2]逻辑控制器设计与离散事件系统监控理论[J]. 罗继亮,邵辉,吴维敏,苏宏业. 控制理论与应用. 2018(01)
[3]算法导论（原书第3版）[J]. Thomas H.Cormen,Charles E.Leiserson,Ronald L.Rivest,Clifford Stein,殷建平,徐云,王刚,刘晓光,苏明,邹恒明,王宏志. 计算机教育. 2013(10)
[4]基于符号有序二叉决策图的装配序列生成技术[J]. 古天龙,刘华东. 计算机集成制造系统. 2008(02)
[5]用布尔代数方法计算最小碰集[J]. 姜云飞,林笠. 计算机学报. 2003(08)
博士论文
[1]基于GPU的高性能并行优化算法研究[D]. 李繁.大连理工大学 2014
[2]布尔函数的密码学性质研究[D]. 周宇.西安电子科技大学 2009
[3]基于Petri网的FMS建模与调度研究[D]. 黄波.南京理工大学 2006
硕士论文
[1]基于二叉决策图的Petri网可达集遍历和死锁研究[D]. 张加浪.南京理工大学 2017
[2]基于多核机群的Petri网并行模型及其算法研究[D]. 王玄.广西师范学院 2016
[3]基于Petri网的离散事件系统仿真模型及其应用研究[D]. 田维新.华中科技大学 2006
本文编号：3336225
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 课题来源
1.3 相关技术和研究现状
1.3.1 离散事件系统研究现状
1.3.2 Petri网技术研究现状
1.4 本文主要研究内容
1.5 本文结构
2 理论基础
2.1 离散事件系统
2.2 Petri网
2.3 布尔代数
2.4 二叉决策图
2.5 本章小结
3 基于GPU+CPU的系统状态集生成
3.1 引言
3.2 基于GPU的并行计算
3.3 可达状态集求解的串行算法优化
3.3.1 可达图串行算法分析
3.3.2 红黑树中伪代码分析
3.4 可达状态集求解的并行算法
3.5 实验对比
3.6 本章小结
4 基于二叉决策图的系统状态集生成及变量序优化
4.1 引言
4.2 Petri网可达集的符号化求解方法
4.3 基于库所关联度矩阵的BDD变量序优化
4.3.1 关联度矩阵及其求解
4.3.2 Petri网库所分组规则
4.3.3 资源库所的排序
4.3.4 启发式BDD变量序的优化
4.4 基于旅行商问题的BDD变量序优化方法
4.4.1 系统模型的因果关系图
4.4.2 因果关系图与TSP问题
4.4.3 TSP问题的整数线性规划建模
4.5 实验对比
4.6 本章小结
5 系统Petri网模型的硬件实现
5.1 引言
5.2 Petri网到PLC梯形图转换方法
5.3 基于Petri网的离散事件系统建模
5.4 初始化模块设计
5.5 侦测模块设计
5.5.1 雪崩效应及解决方案
5.5.2 冲突问题及解决方案
5.5.3 判断变迁使能
5.6 演变模块设计
5.7 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 进一步的工作
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]CPU+GPU异构并行计算技术研究[J]. 李红辉,刘冬冬,杨芳南. 信息系统工程. 2018(05)
[2]逻辑控制器设计与离散事件系统监控理论[J]. 罗继亮,邵辉,吴维敏,苏宏业. 控制理论与应用. 2018(01)
[3]算法导论（原书第3版）[J]. Thomas H.Cormen,Charles E.Leiserson,Ronald L.Rivest,Clifford Stein,殷建平,徐云,王刚,刘晓光,苏明,邹恒明,王宏志. 计算机教育. 2013(10)
[4]基于符号有序二叉决策图的装配序列生成技术[J]. 古天龙,刘华东. 计算机集成制造系统. 2008(02)
[5]用布尔代数方法计算最小碰集[J]. 姜云飞,林笠. 计算机学报. 2003(08)
博士论文
[1]基于GPU的高性能并行优化算法研究[D]. 李繁.大连理工大学 2014
[2]布尔函数的密码学性质研究[D]. 周宇.西安电子科技大学 2009
[3]基于Petri网的FMS建模与调度研究[D]. 黄波.南京理工大学 2006
硕士论文
[1]基于二叉决策图的Petri网可达集遍历和死锁研究[D]. 张加浪.南京理工大学 2017
[2]基于多核机群的Petri网并行模型及其算法研究[D]. 王玄.广西师范学院 2016
[3]基于Petri网的离散事件系统仿真模型及其应用研究[D]. 田维新.华中科技大学 2006
本文编号：3336225
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/3336225.html
