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Petri网中的网状路径及其性能的研究

作　者: 龚叶蓁
导　师: 黄光球
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: CSPN UCON 可靠性赋时Petri网网状路径
分类号: TP301
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 91次
引　用: 1次
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内容摘要

随着系统复杂程度不断提高,系统的Petri网模型越来越庞大,出现了难以确定路径元素并进行分析的网状路径,然而对大规模复杂Petri网模型性能的快速求解是系统性能分析无法回避的问题。大多数Petri网的性能分析是建立在其状态空间与马尔叮夫链(MC)同构的基础上的,其状态空间会随着系统复杂性的增大而指数性地增长,使得系统性能难以求解。本文刚开始考虑了较简单的赋时Petri网中网状路径的定义和寻找问题,将蚁群算法用于解决赋吋Petri网的路径寻找问题,提出Petri ACO Route算法。要使该算法得到好的效果,保持蚁群算法特有的寻优机制,和介理处理petri网的特殊结构是问题的关键。此外,本文还提出了全路径和部分路径的概念,并给出一个电路设计的例子,显示该算法在复杂的Petri网中解决问题的能力。接着,我们研究了网状路径寻找方法在SPN性能求解中的应用。SPN的性能求解方法包括:解方程组的方法来求解模型的性能指标,和使用模拟技术来分析SPN模型的方法。模拟方法避过状态空间爆炸的问题,适合于解算大规模系统的性能指标。我们用启发式算法在复杂的SPN环境中寻找网状路径,并结合概率论相关理论计算系统性能,解决了大规模冗余系统的性能分析问题。最后重点研究网状路径寻找方法在CSPN性能求解中的应用,并将这路径性能的分析方法用于解决使用控制模型(Usage Control,UCON)的可靠性分析中去。本文重点研究了赋时Petri网,SPN,CSPN中的路径寻找问题。在路径寻找时,本文的不同章节考虑了不同的影响因素,并且为了给出路径的寻找方法和性能分析方法,每一章都对Petri网建模和蚁群算法作了不同程度的修改与补充。并将这一理论应用到UCON的性能分析中。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-13
  1.1 研究的目的和意义  8-10
    1.1.1 国内外研究现状  8-9
    1.1.2 存在的问题  9-10
  1.2 研究重点和技术路线  10-12
    1.2.1 研究重点  10-11
    1.2.2 本文采取的技术路线  11-12
  1.3 小结  12-13
第二章赋时Petri网中的网状路径的定义和寻找  13-32
  引言  13-14
  2.1 问题描述和模型定义  14-16
    2.1.1 问题描述  14
    2.1.2 模型定义  14-16
  2.2 算法  16-27
    2.2.1 算法核心思想  16-17
    2.2.2 基本概念定义  17-18
    2.2.3 子过程描述  18-26
    2.2.4 算法步骤  26-27
  2.3 实例研究  27-32
    2.3.1 参数设置  28
    2.3.2 算法运行  28-29
    2.3.3 结果  29-32
第三章 SPN中网状路径的研究和性能解算  32-48
  引言  32
  3.1 LS-SPN模型和网状路径定义  32-34
  3.2 蚂蚁运行规则和网状路径寻找  34-39
    3.2.1 蚂蚁前进的概率计算(规则1)  35-36
    3.2.2 蚂蚁选则前进方向(规则2)  36
    3.2.3 判断变迁是否可被触发(规则3)  36
    3.2.4 蚂蚁触发变迁(规则4)  36-37
    3.2.5 信息素更新(规则5)  37
    3.2.6 清除蚂蚁(规则6)  37-38
    3.2.7 生成蚂蚁(规则7)  38
    3.2.8 网状路径寻找(规则8)  38-39
  3.3 网状路径性能以及系统性能的计算  39-43
    3.3.1 部件可靠性服从指数分布的路径可靠性解算  39-41
    3.3.2 部件延时服从指数分布的路径延时解算  41-42
    3.3.3 系统总体性能解算  42-43
  3.4 算法步骤及实例研究  43-47
    3.4.1 算法步骤  43-44
    3.4.2 实例研究  44-47
  3.5 结束语  47-48
第四章 UCON的CSPN表示和网状路径性能研究  48-57
  引言  48-49
  4.1 使用控制模型  49-50
  4.2 访问证书模型及策略  50-52
    4.2.1 访问证书模型  50-51
    4.2.2 访问证书过程及策略  51-52
  4.3 访问证书模型的形式化描述  52-55
    4.3.1 着色随机Petri网  52
    4.3.2 访问证书模型的CSPN表示  52-55
  4.4 访问证书模型的可靠性分析  55-56
  4.5 结束语  56-57
第五章总结与展望  57-59
  5.1 总结  57-58
  5.2 展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
作者在硕士研究生期间发表的学术论文  64

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