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基于Petri网的智能控制系统建模仿真与性能分析

作　者: 李建莲
导　师: 叶继华
学　校: 江西师范大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: Petri网 HTCPN 智能控制系统仿真性能分析
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 34次
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内容摘要

随着人们探索自然领域的拓展,控制系统的规模日益扩大,复杂程度逐渐增加。对系统进行建模、仿真和分析是对系统进行进一步设计实现的基础,其研究具有非常重要的意义。智能控制系统通常具有分层结构,各模块之间的信息可能是定量信息,也可能是定性信息,有时还有可能出现模糊随机的时变信息。因此,无论在系统行为特征还是控制策略方面,都体现了其复杂性和不确定性。通常,智能控制系统是一个异步并发系统,而Petri网刚好在描述分析异步并发系统方面具有独特优势。Petri网是一种图形化的语言,具有强大的描述、分析复杂系统的能力。Petri网可以把复杂问题转化为更简单清晰的图形,能够精确描述事件的顺序、异步、并发和冲突关系,既能表达系统静态结构又能对系统进行动态行为分析。因此,Petri网非常适合用于对智能控制系统进行建模和分析。本文选用智能电梯系统作为研究对象,建立基于Petri网的仿真模型。针对智能电梯系统的需求和特点,通过在基本Petri网中引入分层、时间和颜色的概念,采用一种复合高级Petri网——分层时间有色Petri网(Hierarchical Timed Colored Petri Nets,以下简称HTCPN)来建立智能电梯群控系统的HTCPN模型。该模型解决了采用基本Petri网建模节点过多,状态空间爆炸,没有时序等问题。然后,选择CPN主流仿真工具CPN Tools作为构建HTCPN模型的工具。结合该工具中替代变迁与融合库所的概念,对智能电梯控制电路进行了分层建模和融合,完成了基于HTCPN的智能电梯控制电路仿真模型。最后通过模型的仿真运行,分析了模型的相关性能,验证了该模型的正确性和可行性。通过与非并联控制的双梯单独服务情况的对比,得出采用双梯并联控制实现了对系统的优化。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
引言  8-9
1 绪论  9-15
  1.1 Petri 网介绍  9
  1.2 Petri 网发展历程与研究现状  9-11
  1.3 智能控制系统研究现状  11-12
  1.4 Petri 网在智能控制系统的应用  12-13
  1.5 本章小结与论文组织结构  13-15
2 Petri 网建模理论基础  15-22
  2.1 Petri 网的基本原理  15-17
    2.1.1 基本元素  15
    2.1.2 基本关系  15-16
    2.1.3 基本定义  16-17
    2.1.4 高级 Petri 网  17
  2.2 时间有色Petri 网  17-19
    2.2.1 有色Petri 网  17-19
    2.2.2 时间有色Petri 网  19
  2.3 适用于建立复杂控制电路模型的分层时间有色Petri 网  19-22
3 CPN Tools  22-25
  3.1 CPN Tools 综述  22
  3.2 CPN Tools 仿真与分析  22-23
  3.3 CPN ML 编程语言  23-25
4 基于 Petri 网的智能电梯群控系统建模仿真与性能分析  25-44
  4.1 电梯系统的性能评价指标  25-26
  4.2 电梯群控系统的结构设计  26-27
  4.3 模型及模型的常量、变量、函数声明  27-29
  4.4 并联电梯群控系统 HTCPN 模型总体构架  29-30
  4.5 模型的各子网结构  30-44
    4.5.1 服务请求REQUESTS 子网模型  30-34
    4.5.2 群控主控制器DOUBLE 子网模型  34-38
    4.5.3 单电梯控制模块 SINGLE 子网模型  38-44
5 模型的仿真运行与性能分析  44-48
6 结论与展望  48-49
参考文献  49-53
致谢  53-54
在读期间公开发表论文（著）及科研情况  54

基于Petri网的智能控制系统建模仿真与性能分析

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