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部分可观标签时间petri网的最小代价变迁序列估计

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信息与控制 2024年第03期53卷 377-387页

作者：李雅琼黎良武昌理工学院人工智能学院武汉科技大学信息科学与工程学院

针对自动制造系统的计划序列问题，研究了一种部分可观标签时间petri网的最小代价变迁序列估计方法。所考虑的标签时间petri网是有界的，且每个变迁都有一个非负代价。首先，提出了一种基于时间标签序列(time-label sequence, TLS)的观... 详细信息

针对自动制造系统的计划序列问题，研究了一种部分可观标签时间petri网的最小代价变迁序列估计方法。所考虑的标签时间petri网是有界的，且每个变迁都有一个非负代价。首先，提出了一种基于时间标签序列(time-label sequence, TLS)的观测-修正状态类图(observed-modified state class graph, OSCG),其代表标签时间petri网系统的部分状态空间。在OSCG中，搜索出所有与TLS逻辑一致的变迁序列。其次，通过利用OSCG中与逻辑一致的变迁序列相关的时间约束，提出了一种基于线性规划的方法以判定与TLS时间一致的变迁序列，进而求出最小代价的变迁序列。最后，通过一个实例验证了本文所提方法的有效性。

关键词：离散事件系统 petri网变迁序列状态类图

基于petri网和Banker’s algorithm的数字孪生车间死锁判断方法

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图学学报 2024年第3期45卷 585-593页

作者：杨逸风陈亚洲陈一明林晓川王鸿星集美大学海洋装备与机械工程学院福建厦门361021

车间生产流程中资源分配或工序安排不合理会使生产流程出现死锁现象,导致无法继续生产,大大降低车间生产效率。为解决上述问题,综合petri网和Banker’s algorithm理论将车间死锁的形成条件分为互斥等待、占有等待、循环等待和不可剥夺4... 详细信息

车间生产流程中资源分配或工序安排不合理会使生产流程出现死锁现象,导致无法继续生产,大大降低车间生产效率。为解决上述问题,综合petri网和Banker’s algorithm理论将车间死锁的形成条件分为互斥等待、占有等待、循环等待和不可剥夺4种,并以这4种条件为基础,将死锁分为资源分配死锁、进程顺序死锁、协作对象死锁和动态资源死锁的4种不同表现形式。基于Banker’s algorithm判断死锁存在、基于改进时间可达性分析法确定车间死锁发生的具体位置,建立不同死锁表现形式下的死锁恢复策略,采用Tina和Unity 3D等软件将该方法集成到车间数字孪生系统中,实现车间流程死锁监测和预测功能。最后以某精密冲压车间零件生产过程为例进行了验证,结果表明该方法能有效实现生产流程实时监控和高效预测。

关键词：生产车间 petri网银行家算法死锁监控死锁恢复

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基于标签时间petri网的DES故障概率及发生时间预测

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控制与决策 2024年

作者：刘慧敏黎良武汉科技大学信息科学与工程学院武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心

为解决部分可观离散事件系统(discrete event systems, DES)的故障预测问题,提出了一种基于标签时间petri网的DES故障概率及发生时间的预测方法.首先,利用标签时间petri网系统的修正状态类图,得到与观测到的时间标签序列一致的有效路径... 详细信息

为解决部分可观离散事件系统(discrete event systems, DES)的故障预测问题,提出了一种基于标签时间petri网的DES故障概率及发生时间的预测方法.首先,利用标签时间petri网系统的修正状态类图,得到与观测到的时间标签序列一致的有效路径,从而获得初步的故障诊断结果.其次,根据检测到的故障类的概率密度分布,并结合Gauss-Kronrod积分法计算每个故障类的发生概率;再将时间段细分,进而预测故障类发生的时间,实现对DES的故障预防.最后,以交替位协议为实例验证所提方法的可利用性.结果表明,该方法能够有效地估计故障发生的概率,并提供有针对性的故障发生时间信息;其应用有望在实际工业系统中提高故障诊断的效率和准确性,且能够提前预防故障的发生以降低系统故障造成的损失.

关键词：离散事件系统 petri网概率密度函数 Gauss-Kronrod积分法故障诊断故障预测

基于petri网的智慧农业管理流程仿真方法研究

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山东农业大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 413-421页

作者：高智勇山东农业大学信息科学与工程学院山东泰安271018

随着信息技术在农业领域的广泛应用,智慧农业逐渐成为农业现代化发展的重要方向。合理高效的农业管理流程对于提升生产效率、降低经营成本、实现可持续发展具有重要意义。本文提出一种基于petri网的智慧农业管理流程建模和仿真方法。首... 详细信息

随着信息技术在农业领域的广泛应用,智慧农业逐渐成为农业现代化发展的重要方向。合理高效的农业管理流程对于提升生产效率、降低经营成本、实现可持续发展具有重要意义。本文提出一种基于petri网的智慧农业管理流程建模和仿真方法。首先,利用UML的时序图、状态图、交互图,对智慧农业管理流程进行直观描述和建模。其次,将以上各图转换为由普通网、时间网、着色网、随机网组成的多模式petri网形式化表达,构建具有并行、选择等复杂逻辑特征的petri网模型;进而设计一种基于多模式petri网的仿真方法,模拟农业生产过程中资源动态分配、流程执行情况等;最后,在示例案例中验证了所提出方法的有效性,并通过可达性分析表明该方法具有较强的建模和仿真能力。该研究为智慧农业管理流程的优化、自动化控制提供了有力支持。

关键词： petri网智慧农业管理流程 UML 物联网

基于petri网工作流模型展开树的路径序列相似性算法

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计算机应用研究 2024年第1期41卷 170-176页

作者：许山山史涯晴简开宇魏居尚张文焘陆军工程大学指挥控制工程学院南京210007 96512部队青海西宁810001 辽宁工程技术大学软件学院辽宁阜新123032

在实际的数据迁移项目中,为了解决数据映射的问题,需要确定两个工作流模型之间的相似度。从工作流模型的相似性方面进行分析阐述,提出了基于petri网的工作流模型展开树的路径序列相似性算法。首先采用深度优先搜索算法和动态规划算法对... 详细信息

在实际的数据迁移项目中,为了解决数据映射的问题,需要确定两个工作流模型之间的相似度。从工作流模型的相似性方面进行分析阐述,提出了基于petri网的工作流模型展开树的路径序列相似性算法。首先采用深度优先搜索算法和动态规划算法对模型进行搜索;其次通过提出的算法获取展开树的所有路径序列;最后利用编辑距离算法计算两个模型序列之间的两两相似度,进而完成模型相似性计算;相较于其他的主流相似度算法,主要优点在于可以精确计算得到模型部分结构和行为相似度,可以更好地确定流程间映射,从而找到数据映射的解决方法。实验结果表明,该方法较主流的基于模型结构和行为相似性的算法,计算合理性和准确性有很大提升。

关键词： petri网相似性度量展开树路径序列

SSPN-RA：基于SS-petri网的工业控制系统安全一体化风险评估方法

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计算机科学 2024年

作者：马梓刚麻荣宽李贝贝谢耀滨魏强彭慜威信息工程大学网络空间安全学院四川大学网络空间安全学院

随着信息化与工业化的融合不断加深，使得工业控制系统中信息域与物理域交叉部分越来越多，传统信息系统的网络攻击会威胁至工业控制系统网络。传统的工业控制系统安全评估方法只考虑功能安全的风险，而忽略了信息安全风险对功能安全的... 详细信息

随着信息化与工业化的融合不断加深，使得工业控制系统中信息域与物理域交叉部分越来越多，传统信息系统的网络攻击会威胁至工业控制系统网络。传统的工业控制系统安全评估方法只考虑功能安全的风险，而忽略了信息安全风险对功能安全的影响。本文提出一种基于改进petri网的工业控制系统功能安全和信息安全一体化风险建模方法（SSPN-RA，safety and security petri net risk assessment），其中包括一体化风险识别、一体化风险分析、一体化风险评估三个步骤。本文所提出的方法，通过识别并抽象化工业控制系统中功能安全与信息安全数据，在风险分析过程中通过构造结合Kill Chain的petri网模型，分析出功能安全与信息安全中所存在的协同攻击路径，对petri网中功能安全与信息安全节点进行量化，同时通过安全事件可能性以及其造成的各类损失计算出风险值，实现对工业控制系统的一体化风险评估。本文在开源的仿真化工工业控制系统下，验证本方法的可行性，并与功能安全故障树分析和信息安全攻击树分析进行对比。实验结果表明，本文提出的方法能够定量地得到工业控制系统的风险值，同时也解决了功能安全与信息安全单一领域分析无法识别的信息物理协同攻击和安全风险问题。

关键词：风险评估 petri网工业控制系统安全一体化功能安全信息安全

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基于petri网的柔性制造系统死锁控制

基于Petri网的柔性制造系统死锁控制

作者：彭炀炀河北大学

学位级别：硕士

柔性制造系统（FMS）是一种针对多品种、小批量生产需求的自动化制造系统,广泛应用于现代制造业领域。然而FMS中的死锁问题会导致生产陷入停滞,严重干扰了生产过程,因此研究FMS死锁控制方法对于保障系统稳定运行具有重要的理论和现实意... 详细信息

柔性制造系统（FMS）是一种针对多品种、小批量生产需求的自动化制造系统,广泛应用于现代制造业领域。然而FMS中的死锁问题会导致生产陷入停滞,严重干扰了生产过程,因此研究FMS死锁控制方法对于保障系统稳定运行具有重要的理论和现实意义。然而现有FMS死锁控制方法存在计算复杂度过高等问题,难以应用到实际大规模系统中。基于此,本文将分治策略应用于死锁控制中,根据共享资源库所将完整的网模型分解为若干易于控制的子网,再通过添加控制库所方法与控制变迁方法,提出一种新的死锁控制算法从而实现死锁控制。实例分析表明,所提出的死锁控制算法能够在消除死锁的同时有效降低计算复杂度,为解决FMS死锁问题提供有效的方法。本研究的主要内容如下:（1）针对现有FMS死锁方法中存在的计算复杂度过高的问题,提出一种基于petri网模型的分解与融合方法。依据共享资源库所,将模型分解为多个规模较小且易于控制的子网。由于petri网的可达图规模相较于网模型规模呈指数型增长,这种分解方法能够有效降低可达图的规模,从而提升计算效率。（2）针对FMS中死锁问题,提出一种基于“分治策略”的死锁控制算法。该算法主要分为两个阶段。首先检测分解后的各子网中是否存在死锁。如果存在,则通过添加控制库所的方式消除各子网中的死锁。其次是对于合并后的子网模型,算法通过添加控制变迁来实现死锁控制。该算法能够在消除死锁的同时避免计算完整可达图,因此能够有效提高计算效率。（3）利用L-S3PR网对某FMS进行建模分析,应用所提出的死锁控制算法进行死锁控制。首先,对原网系统进行分解,得到多个子网系统,通过添加控制库所的方式消除各个子网中的死锁。其次,融合受控的子网系统,并为融合后的网模型添加控制变迁来进行死锁控制,从而获得一个完整的死锁控制器。最后,通过仿真实验验证所提算法的有效性。

关键词：柔性制造系统 petri网死锁控制器共享资源库所

基于执行器冲突预防的平行petri网控制系统设计

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计算机集成制造系统 2024年第2期30卷 601-609页

作者：林鑫杰罗继亮李旭航叶剑虹华侨大学信息科学与工程学院福建厦门361021 福建省电机控制与系统优化调度工程技术研究中心福建厦门361021 华侨大学计算机科学与技术学院福建厦门361021

为了获得可靠安全的控制系统,提出一种执行器冲突预防的平行petri网设计方法。利用智能体扩展了平行petri网定义,并设计平行petri网执行算法;给出petri网3种基本模块的设计方法,将生产工艺转化为petri网模型;设计了执行机构冲突预防算法... 详细信息

为了获得可靠安全的控制系统,提出一种执行器冲突预防的平行petri网设计方法。利用智能体扩展了平行petri网定义,并设计平行petri网执行算法;给出petri网3种基本模块的设计方法,将生产工艺转化为petri网模型;设计了执行机构冲突预防算法,通过添加控制库所避免petri网进入冲突状态,得到无冲突的petri网模型。最后,通过C语言和Twin CAT联合编程,在一个芯片检测系统上进行实验,验证了该方法的可行性和有效性。

关键词： petri网离散事件系统智能体冲突预防

使用petri网进行Web系统异常行为识别

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佳木斯大学学报（自然科学版） 2024年第7期42卷 10-14,26页

作者：王增辉王丽丽安徽理工大学数学与大数据学院安徽淮南232001 安徽省煤矿安全大数据分析与预警技术工程实验室安徽淮南232001

Web服务器作为可以通过浏览器直接访问并与数据库集成的关键组件面临着多重安全威胁和漏洞。目前,基于异常的入侵检测系统(IDS)作为针对Web安全的积极方案,但该方法的挑战在于准确定义“正常”行为。使用petri网可对Web开发中由路由定... 详细信息

Web服务器作为可以通过浏览器直接访问并与数据库集成的关键组件面临着多重安全威胁和漏洞。目前,基于异常的入侵检测系统(IDS)作为针对Web安全的积极方案,但该方法的挑战在于准确定义“正常”行为。使用petri网可对Web开发中由路由定义的系统结构进行建模以定义“正常”行为,并利用一致性检测技术识别“异常”行为。然而,使用传统的对齐技术会导致“假阳性”结果。因此,引入基于中缀对齐的技术对齐日志和模型中的行为。同时,给出了基线法构建辅助模型以适用中缀对齐的方法。通过实例验证,采用基线法构建的辅助模型实现的中缀对齐技术能准确地判断“异常”行为。

关键词： petri网一致性检测中缀对齐异常检测