Petri网模型精选PPT
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
9
Petri网特点
可以描述系统内部的数据流和物流 可以描述系统的并发性、竞争性等 描述复杂系统易产生组合爆炸 不利于系统优化
10
Petri网常见结构
顺序(Sequence)
先后顺序，依次发生
冲突(Conflict)
t1
t2
t3
t1 ， t2 ， t3全部使能，但当其中之一变迁激发后，其它不能激1发1
Petri网常见结构
并发(Concurrence)
t1 t2
t3
t1 ， t2 ， t3同时可以发生变迁
同步(Synchronization)
p1
t1
t1的激发当且仅当p1中有令牌
12
Petri网常见结构
合并(Merging)
t1
t2
t3
p1
t1 ， t2 ， t3变迁后同时到达p1
紊乱(Confusion)
18
制造系统Petri网示例
两台加工中心MC1,MC2和一个AGV组成的 FMS 系统状态有下述10种
1) 零件于队列中等待AGV 2) AGV空闲 3) AGV正在输送零件 4) 零件已被AGV送到 5) 零件队列正等待MC1 6) 零件队列正等待MC2
19
制造系统Petri网示例
7) MC1空闲 8) MC2空闲 9) MC1正在加工零件 10) MC2正在加工零件
Petri网基本概念
1960年德国Carl Adam Petri博士首次提 出 Petri网是一种图论工具，适于对离散事 件动态系统建模 Petri网广泛应用于制造系统、计算机系 统、通讯系统的建模与分析
1
Petri网基本术语
资源：系统中发生变化所涉及的与系统状态有 关的因素，如原料、部件、产品、人员、设备、 数据等 状态元素：资源按其在系统中的作用分类，每 一类存放一处，则该处抽象为一个相应的状态 元素，称为S元素(state element)，资源的状态 由对应元素的状态表示 库所：状态元素又称库所（place），库所不仅 表示一个场所而且表示在该厂所存放了一定的 资源
16
库所、迁移的物理含义
库所表示资源的某种状态 迁移表示资源某种状态的开始或结束
17
建立Petri网的步骤
列出加工每一种零件所需的资源或活动 按先后关系对活动进行排序 对一个活动
以库所表示其状态，库所的输入变迁表示活动开始， 库所的输出表示活动结束
以变迁表示，活动视为一个事件
对于表示某一活动开始的变迁，在该活动所需 的所有资源库所与该变迁间连接弧作为该变迁 的输出弧 给定系统的初始标记
3
Petri网基本术语
变迁:资源的消耗、使用及产生对应于状 态元素的变化，称为T元素（Transition element） 条件：如果一个库所只有两种状态，有 令牌（token），无令牌，则该库所称为 条件 事件：涉及条件的变迁 容量：库所对存贮资源的数量限制
4
Petri网定义
三元组N=（S，T，F）称为Petri网的充 要条件是：
15
制造系统库所分类
A库所—表示操作的库所， A库所中一个 令牌表示操作正在执行 B库所—表示资源类库所，且资源数目固 定不变，如机床、机器人、传送系统等 C库所—表示资源类库所，且资源数目可 变，如托盘、夹具、零件等
在用Petri网对制造系统进行分析时， C库所 尤其重要，需要确定此类资源数目（初始令牌 数）才不致使系统发生死锁或富裕。
t1
t2
t3
t1 ， t3并发， t1 与t2 ， t2与t3互为冲突
13
Petri网常见结构
优先(Priority)
p1
p2
t1
t2
t1 ， t2某一时刻只能有一个被激发
14
制造系统Petri网原则
一个库所代表一个资源状态或操作；代表资源 时，初始令牌可能是恒定的（如机器数），也 可能是变量（如工件数、托盘数） 一个库所代表一个资源状态时，库所中的一个 或多个令牌表示资源可以被提供，无令牌则表 明没有资源 一个库所代表一个操作时，库所中有令牌说明 操作正在被执行，否则，操作在当前未被执行 一个变迁代表一个事件或一个活动或一个操作 过程的开始或者完成
S∪T≠φ S∩T=φ
F ( SⅹT ) ∪(TⅹS ) Dom（F）∪cod（F）= S∪T
5
Petri网术语解释
S称为N的库所集，T称为变迁集，F称为流关系 X= S∪T称为N的元素集 S中的元素称为库所，或S元素 T中的元素称为变迁，或T 元素 Φ表示空集合 X表示两集合的笛卡尔乘积运算 F是一个S元素和一个T 元素
变迁有下述9种
1) AGV开始输送1个零件 2) 零件被AGV输送 3) 从系统卸下已加工好的工件 4) 零件加入MC1队列 5) 零件加入MC2队列
20
制造系统Petri网示例
6) MC1开始加工1个工件 7) MC2开始加工1个工件 8) 由MC1进行加工 9) 由MC2进行加工
21
制造系统Petri网示例
23
Petri网新进展
着色Petri网 通过给网中的托肯赋予某种颜 色，即以某种数据结构代替传统Petri网中的 单一托肯，来缓解传统Petri网建模复杂系统 时规模过于庞大的问题。 面 向 对 象 Petri 网 将 面 向 对 象 的 观 点 用 于 Petri网建模过程中，从而使建立的网对象能 够重用，以达到简化建模过程的作用。 混合Petri网 将Petri网建模方法与代数方程 或微分方程建模方法相结合以适应混合系统建 模需求。
6
Petri网图形表示
库所（place）用
表示
变迁（transition）用
表示
·
令牌（token）用 · 表示
百度文库
流关系（F）用 表示
7
Petri网示例
Petri网
输入输出矩阵
8
Petri网特点
以图形方式描述系统，使复杂系统形象 化，有利于理解 可以分层建立Petri网，便于描述分布式 递阶系统 具有一套严密的数学解析理论，可以分 析制造系统各种运行特性 不仅可以描述制造系统静态特性，还可 以描述动态特性
22
Petri网新进展
时间Petri网 通过在基本Petri网的基础上附 以时间因素（时间库所、时间变迁）以增强网 模型的实时分析能力。 条件/事件网（包括谓词/变迁网） 通过在弧 或变迁上加入变迁使能的条件以增强网模型的 逻辑分析能力。 受控Petri网 在网的某些变迁节点上增加控 制库所而将传统的控制思想引入Petri网模型 中，使该模型能直接用于控制目的。
Petri网特点
可以描述系统内部的数据流和物流 可以描述系统的并发性、竞争性等 描述复杂系统易产生组合爆炸 不利于系统优化
10
Petri网常见结构
顺序(Sequence)
先后顺序，依次发生
冲突(Conflict)
t1
t2
t3
t1 ， t2 ， t3全部使能，但当其中之一变迁激发后，其它不能激1发1
Petri网常见结构
并发(Concurrence)
t1 t2
t3
t1 ， t2 ， t3同时可以发生变迁
同步(Synchronization)
p1
t1
t1的激发当且仅当p1中有令牌
12
Petri网常见结构
合并(Merging)
t1
t2
t3
p1
t1 ， t2 ， t3变迁后同时到达p1
紊乱(Confusion)
18
制造系统Petri网示例
两台加工中心MC1,MC2和一个AGV组成的 FMS 系统状态有下述10种
1) 零件于队列中等待AGV 2) AGV空闲 3) AGV正在输送零件 4) 零件已被AGV送到 5) 零件队列正等待MC1 6) 零件队列正等待MC2
19
制造系统Petri网示例
7) MC1空闲 8) MC2空闲 9) MC1正在加工零件 10) MC2正在加工零件
Petri网基本概念
1960年德国Carl Adam Petri博士首次提 出 Petri网是一种图论工具，适于对离散事 件动态系统建模 Petri网广泛应用于制造系统、计算机系 统、通讯系统的建模与分析
1
Petri网基本术语
资源：系统中发生变化所涉及的与系统状态有 关的因素，如原料、部件、产品、人员、设备、 数据等 状态元素：资源按其在系统中的作用分类，每 一类存放一处，则该处抽象为一个相应的状态 元素，称为S元素(state element)，资源的状态 由对应元素的状态表示 库所：状态元素又称库所（place），库所不仅 表示一个场所而且表示在该厂所存放了一定的 资源
16
库所、迁移的物理含义
库所表示资源的某种状态 迁移表示资源某种状态的开始或结束
17
建立Petri网的步骤
列出加工每一种零件所需的资源或活动 按先后关系对活动进行排序 对一个活动
以库所表示其状态，库所的输入变迁表示活动开始， 库所的输出表示活动结束
以变迁表示，活动视为一个事件
对于表示某一活动开始的变迁，在该活动所需 的所有资源库所与该变迁间连接弧作为该变迁 的输出弧 给定系统的初始标记
3
Petri网基本术语
变迁:资源的消耗、使用及产生对应于状 态元素的变化，称为T元素（Transition element） 条件：如果一个库所只有两种状态，有 令牌（token），无令牌，则该库所称为 条件 事件：涉及条件的变迁 容量：库所对存贮资源的数量限制
4
Petri网定义
三元组N=（S，T，F）称为Petri网的充 要条件是：
15
制造系统库所分类
A库所—表示操作的库所， A库所中一个 令牌表示操作正在执行 B库所—表示资源类库所，且资源数目固 定不变，如机床、机器人、传送系统等 C库所—表示资源类库所，且资源数目可 变，如托盘、夹具、零件等
在用Petri网对制造系统进行分析时， C库所 尤其重要，需要确定此类资源数目（初始令牌 数）才不致使系统发生死锁或富裕。
t1
t2
t3
t1 ， t3并发， t1 与t2 ， t2与t3互为冲突
13
Petri网常见结构
优先(Priority)
p1
p2
t1
t2
t1 ， t2某一时刻只能有一个被激发
14
制造系统Petri网原则
一个库所代表一个资源状态或操作；代表资源 时，初始令牌可能是恒定的（如机器数），也 可能是变量（如工件数、托盘数） 一个库所代表一个资源状态时，库所中的一个 或多个令牌表示资源可以被提供，无令牌则表 明没有资源 一个库所代表一个操作时，库所中有令牌说明 操作正在被执行，否则，操作在当前未被执行 一个变迁代表一个事件或一个活动或一个操作 过程的开始或者完成
S∪T≠φ S∩T=φ
F ( SⅹT ) ∪(TⅹS ) Dom（F）∪cod（F）= S∪T
5
Petri网术语解释
S称为N的库所集，T称为变迁集，F称为流关系 X= S∪T称为N的元素集 S中的元素称为库所，或S元素 T中的元素称为变迁，或T 元素 Φ表示空集合 X表示两集合的笛卡尔乘积运算 F是一个S元素和一个T 元素
变迁有下述9种
1) AGV开始输送1个零件 2) 零件被AGV输送 3) 从系统卸下已加工好的工件 4) 零件加入MC1队列 5) 零件加入MC2队列
20
制造系统Petri网示例
6) MC1开始加工1个工件 7) MC2开始加工1个工件 8) 由MC1进行加工 9) 由MC2进行加工
21
制造系统Petri网示例
23
Petri网新进展
着色Petri网 通过给网中的托肯赋予某种颜 色，即以某种数据结构代替传统Petri网中的 单一托肯，来缓解传统Petri网建模复杂系统 时规模过于庞大的问题。 面 向 对 象 Petri 网 将 面 向 对 象 的 观 点 用 于 Petri网建模过程中，从而使建立的网对象能 够重用，以达到简化建模过程的作用。 混合Petri网 将Petri网建模方法与代数方程 或微分方程建模方法相结合以适应混合系统建 模需求。
6
Petri网图形表示
库所（place）用
表示
变迁（transition）用
表示
·
令牌（token）用 · 表示
百度文库
流关系（F）用 表示
7
Petri网示例
Petri网
输入输出矩阵
8
Petri网特点
以图形方式描述系统，使复杂系统形象 化，有利于理解 可以分层建立Petri网，便于描述分布式 递阶系统 具有一套严密的数学解析理论，可以分 析制造系统各种运行特性 不仅可以描述制造系统静态特性，还可 以描述动态特性
22
Petri网新进展
时间Petri网 通过在基本Petri网的基础上附 以时间因素（时间库所、时间变迁）以增强网 模型的实时分析能力。 条件/事件网（包括谓词/变迁网） 通过在弧 或变迁上加入变迁使能的条件以增强网模型的 逻辑分析能力。 受控Petri网 在网的某些变迁节点上增加控 制库所而将传统的控制思想引入Petri网模型 中，使该模型能直接用于控制目的。