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基于时间有色Petri网的联锁软件的形式化建模与分析

作 者: 韩福荣
导 师: 徐中伟
学 校: 同济大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 铁路车站联锁 安全—关键系统 时间petri网 ITCPN 压缩状态图 化简可达图
分类号: TP311.52
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 156次
引 用: 3次
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内容摘要


在众多计算机应用领域中,铁路车站联锁系统不仅是实时系统,而且还是安全—关键系统。这种系统和航天、核工业、军事等应用系统具有一个重要的共同特征,就是它们的正确运行与否关系到人的生命安危和大量财产损失或生态环境的破坏。这种系统的时间参量非常重要,但是系统运行是否安全更关键。因此,在计算机技术和智能控制技术得到充分发展和应用的今天,对铁路车站联锁系统进行完备的形式化描述越来越受到重视。现有对铁路车站联锁系统的形式化描述工具主要是petri网和扩展petri网相关技术。但是现有技术大多数限于满足逻辑的准确性及模型的简化,添加时间约束的建模和模型分析还鲜见报道。本文主要研究铁路车站联锁系统的形式化建模和模型分析。在现有的时间petri网模型和有色petri网模型基础上,结合区间时间有色petri网(IntervalTimed Colored Petri Nets,简称ITCPN)对铁路车站联锁逻辑进行建模和模型分析。ITCPN使模型更接近实际系统(加入运行时间区间,即时延用上、下边界来规定)。本文主要以铁路车站联锁系统作为实际研究案例,但是同时也不失一般应用的案例描述。文中用充分的理论认证和实践案例证明了ITCPN是适合描述安全—关键系统的,并且可以对其模型进行分析。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第1章 绪论  11-17
  1.1 引言  11-14
    1.1.1 实时系统  11-12
    1.1.2 安全—关键系统  12-13
    1.1.3 铁路车站计算机联锁系统  13-14
  1.2 国内外研究动态  14-15
    1.2.1 petri网技术的发展  14-15
    1.2.2 计算机联锁系统发展  15
  1.3 论文主要工作  15-17
第2章 petri网理论基础  17-29
  2.1 引言  17
  2.2 基本petri网  17-22
    2.2.1 petri网的定义  18
    2.2.2 变迁的发射规则  18-19
    2.2.3 petri网的动态性质  19-20
    2.2.4 petri网的建模实例  20-22
  2.3 有色petri网  22-23
  2.4 时间petri网  23-29
    2.4.1 时间petri网(time petri nets)  23-26
    2.4.2 时延petri网(timed petri nets)  26-29
第3章 petri网的模型分析方法  29-44
  3.1 引言  29
  3.2 一般petri网分析方法  29-38
    3.2.1 P不变量分析法  29-32
    3.2.2 可达图  32-38
  3.3 时间petri网的分析方法  38-44
    3.3.1 状态类  38-41
    3.3.2 带时间戳的状态类(CS-class)分析方法  41-44
第4章 时间有色petri的基本理论  44-50
  4.1 引言  44
  4.2 ITCPN定义  44-45
  4.3 ITCPN的动态性质  45-47
  4.4 ITCPN建模举例  47-50
第5章 ITCPN模型分析  50-58
  5.1 引言  50
  5.2 ITCPN压缩状态空间分析法  50-54
    5.2.1 ITCPN互斥模型  50-52
    5.2.2 压缩状态空间分析法  52-54
  5.3 ITCPN化简可达图分析法  54-58
    5.3.1 无限状态可达图  54-55
    5.3.2 状态聚合化简方法  55-58
第6章 基于ITCPN的车站联锁逻辑建模及分析  58-65
  6.1 铁路车站联锁系统  58-59
  6.2 联锁逻辑的ITCPN模型  59-62
    6.2.1 进路建立的ITCPN模型  59-60
    6.2.2 进路自动解锁三点检查的ITCPN模型  60-62
    6.2.3 ITCPN模型的发射规则  62
  6.3 模型分析  62-64
    6.3.1 不考虑时间参量的分析  62-63
    6.3.2 考虑时间参量的分析  63-64
  6.4 小结  64-65
第7章 总结与展望  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-70
个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果  70

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 软件工程 > 软件开发
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