离散事件系统的建模方法

离散事件系统的建模方法1整理课件1系统建模方法概述离散事件系统模型模型是对实际系统本质的抽象与简化，能描述系统结构或行为过程。2整理课件1系统建模方法概述离散事件系统建模方法实体流图法用流程图的方法描述事件、状态变化及实体间相互作用的逻辑关系。活动周期图法以图形直观地显示系统状态及其变化。Petri网法是一种系统的数学和图形描述与分析工具。3整理课件2实体流图法实体流图(EntityFlowChart,EFC)法的建模思路辨识系统的实体及属性；分析实体的状态和运动，队列的状态；确定系统事件，合并条件事件；分析事件发生时，实体状态的变化；在一定的效劳流程下，分析与队列有关的特殊操作；以临时实体的活动为主线，画出系统的实体流图；给出模型参数的取值；给出排队规那么、效劳规那么、优先级、换队规那么。4整理课件2实体流图法实例：理发店效劳系统——单队列-单效劳台系统系统分析：实体临时实体：顾客永久实体：效劳员特殊实体：队列状态效劳员：忙、闲顾客：等待效劳、接受效劳队列：队长5整理课件2实体流图法实例：理发店效劳系统——单队列-单效劳台系统系统分析：活动排队、效劳事件顾客到达顾客结束排队〔开始接受效劳〕顾客效劳完毕离开排队规那么FIFO6整理课件2实体流图法实例：理发店效劳系统——单队列-单效劳台系统模型属性变量：顾客到达时间〔随机变量〕理发员为一名顾客理发所需要的时间〔随机变量〕7整理课件3活动循环图法活动循环图(ActivityCycleDiagram)法的根本原理活动循环图〔ACD〕法以图形直观地显示系统状态及其变化。ACD法认为，系统中的每个实体都按照各自的方式循环地发生变化，存在静止〔以○表示〕和活动〔以□表示〕两种状态，这两种状态在实体的循环中交替出现〔以→表示两种状态之间的转换〕。ACD法认为，系统的状态就是全部个体状态变化的集合。当研究对象比较复杂、包含的实体数目较多时，可以对系统建立不同层次的ACD模型，将高层次模型进一步分解为低层次的模型。8整理课件3活动循环图法ACD法的建模方法与建模过程常用术语实体。是指组成系统的各种要素，是ACD产生活动的主体。活动。表示实体正处于某种动作状态。活动的持续时间也称为周期。队列。用来表示实体处于静止或等待状态。实体的行为模式。实体的行为始终遵循“…→活动→队列→活动→…〞的交替变化规那么。直联活动和虚拟队列。如果在任何情况下，某一活动完成后，其后续活动就立即开始，那么称后续活动为直联活动。直联活动与前面活动之间为一个等待时间为0的队列，即虚拟队列。合作活动。指一个活动要求有多于一个的实体参加才能开始。9整理课件3活动循环图法ACD法的建模方法与建模过程举例：某加工系统有两个实体：一台半自动机床和一名操作工。工人负责安装工件和从机床上取下工件。工件安装完毕后，机床就可以自动地完成工件的加工。加工完毕，机床停止，直到工人安装一个新的工件，再开始下一个加工循环。10整理课件3活动循环图法ACD法的建模方法与建模过程11整理课件3活动循环图法ACD法的建模方法与建模过程12整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②13整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②14整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②15整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②16整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②17整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②18整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②19整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②20整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②21整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②22整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②23整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②24整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②25整理课件3活动循环图法ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为①→③→②26整理课件4Petri网建模1962年〔联邦〕德国CarlAdamPetri博士在他的博士论文“Communicationwithautomate〞中首次提出了一种网状结构的信息流模型，后来被称为Petri网。已成为控制理论领域处理离散事件系统的有力工具。27整理课件4Petri网建模Petri网主要优点：采用网络图的形式模拟离散事件系统，形式简洁、直观，特别适合于描述系统组织、结构和状态的变化；可以在不同概念级别上说明系统的结构和性质；能有效模拟异步并发系统，直接分析模型实体中是否具有诸如死锁，状态空间无限等异常特征。28整理课件4Petri网建模Petri网根本概念例：用螺钉将3个零件1，1个零件2和2个零件3连接在一起，得到零件4。23p1p2p3p4t1k=500容量K={ω,ω,500,ω}标识M=[5,3,4,0]29整理课件4Petri网建模Petri网根本概念Petri网图是一个五元组：PN=(P,T,I,O,M)P是库所(place)节点的集合；T是变迁(Transition)节点的集合；I是输入函数P→T的有向弧线的集合；O是输出函数T→P的有向弧线的集合；M是标识，为一函数向量，M(pi)表示库所pi中所含令牌个数。30整理课件4Petri网建模Petri网根本概念23p1p2p3p4p5t1231整理课件4Petri网建模Petri网根本概念23p1p2p3p4p5t12令牌标识32整理课件4Petri网建模Petri网根本概念23p1p2p3p4p5t12标识容量函数33整理课件4Petri网建模Petri网根本概念库所(place)可以用来表示条件、资源和缓冲站。变迁(Transition)可以用来表示事件、任务和作业。34整理课件4Petri网建模Petri网的变迁规那么变迁的发生表示系统状态的变化，可用变迁的发射〔事件的发生〕规那么来定义。变迁条件和发射规那么：对于t∈T如果成立，那么变迁是可能的35整理课件4Petri网建模Petri网的变迁规那么变迁后的结果是36整理课件4Petri网建模Petri网的变迁规那么检查t1

：O(p1,t1)=1变迁t1

可以被点燃，M’(p2)=1，M’(p3)=1，M’(p6)=0，

M’(p1)=1I(p2,t1)=1,I(p3,t1)=1,I(p6,t1)=1M(p2)=2,M(p3)=2,M(p6)=1例1：检查变迁发生权，顺序：t1t2

t3t4p1p2p4t1t3p6p3p5t2t437整理课件4Petri网建模Petri网的变迁规那么例1：检查变迁发生权，顺序：t1t2

t3t4检查t2

：t2

没有发生权p2p4p1t1t3p6p3p5t2t438整理课件4Petri网建模Petri网的变迁规那么例1：检查变迁发生权，顺序：t1t2

t3t4检查t3

：t3

有发生权点燃后，M’(p2)=0，M’(p3)=0，M’(p5)=0，

M’(p4)=1p2p4p1t1t3p6p3p5t2t439整理课件4Petri网建模Petri网的变迁规那么例1：检查变迁发生权，顺序：t1t2

t3t4检查t4

：t4

有发生权点燃后M’(p4)=0

M’(p3)=1p2p4p1t1t3p6p3p5t2t440整理课件4Petri网建模逻辑关系事件t1和t2为先后关系事件t2和t3为并发关系p4p5t2t3p2p3p1t1p2p3p1t1t2p2p3p1t1t241整理课件4Petri网建模逻辑关系事件t1和t2为冲突关系p2p3p1t1t2p1p2p3t1t2事件t1和t2为冲撞关系42整理课件4Petri网建模逻辑关系p4p3p1t1t3p5p2t2p5p4p1t1t3p2p3t2事件t1，t2，t3为迷惑关系，取决于它们的发生次序。43整理课件4Petri网建模逻辑关系事件t1和t2为死锁关系，事件不可能发生。p3p4p1t1t2p5p2p6t3t444整理课件4Petri网建模Petri网建模举例例2：机械加工系统变迁t1和t2共享一件工具，两个变迁不能同时启动，但每个变迁可以屡次启动。p1t1t0p0t2p2t3p3工件到达工件等待加工开始加工正在加工加工完毕加工好的工件运走工件加工工具闲45整理课件4Petri网建模Petri网建模举