基于Petri网的系统安全性建模与分析技术研究

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1、国防科学技术大学研究生院学位论文摘要本文围绕当前系统安全性分析中存在的系统安全性模型描述与求解，以及安全性分析方法综合运用等问题进行研究。目前安全性分析技术在动态系统安全性描述和分析方面存在很多困难，据此论文研究了在经典Petri网及其扩展模型的基础上进行描述和分析的思路，提出采用广义随机Petri网(GSPN)建立系统安全性模型的方法。在安全性定性分析方面，论文提出了关键状态的概念，给出了关键状态分析的搜索算法，研究了采用内锁和时间约束来消除高风险危险路径的方法。在安全性定量分析方面，我们研究发现去除消失标识后，GSPN的可达图与一个连续时间Markov过

2、程(CTMP)是同构的，为此，可利用Markov过程方法进行分析。论文提出了基于Gauss．Seidel方法与动态行列技术的分析方法。在仿真方面，主要探讨了安全性定量分析中稀有事件问题的抽样技术，并提出采用重要性抽样法，以提高抽样效率。在技术方法综合运用方面，根据目前Petri网方法与传统的安全性分析方法结合不足，论文提出了一种综合了Petri网和传统安全性分析技术的方法。最后论文提出一种基于GSPN的系统安全性建模与分析系统的设计框架，并利用软件的原型系统对一个铁路系统进行了实例分析。关键词：系统安全性广义随机Petri网Markov过程第1n页望堕型兰垫

3、垄查兰塑塾竺堕堂堡建墨ABSTRACTThisdissertationfocuses0ntheproblemsexistingincurrentsystemsafetyanalysis，especially，modelingandsolutionofsafetysystem，andintegrationofmethodsofsafetyanalysisTherearestillsomanydifficuhiesexistinginthedescriptionandanalysisofdynamicsystemsincurrentsafetyanalysist

4、echniquesInthiscase，westudythedescriptionandanalysisideabasedonclassicalPetriNetsanditsextensionforsafetysystems，andpresentthewaytomodelsuchsystemsusingGeneralizedStochasticPe啊Nets(GSPN)Forqualitativesolutionofthemodels．WedefineCriticalStatesandbringforwardanalgorithmtoworkoutthecr

5、iticalstatesofasafetysystem，SOthepathleadingtohigllriskhazardstatecanbeeliminatedwithinnerlockandtimeconstraints，twoofOUrnewconcepts．Forquantitativesolution，westudyGSPNandfindthatthereachabilitygraphofaGSPNisisomorphictoaContinuousTimeMarkovProcess(CTMPlwhenthevanishingmarkingsaree

6、liminated．SOMarkovProcessmethodcanbeusedAndthenwebringforwardanapproachtogettheprobabilityofsteady．statebasedonGauss·Seidelmethodanddynamicrow-columntechniquesFortheapplicationofsimulationinsafet)·analysis，samplingtechniquesforsparseeventsarediscussed，andimportancesamplingmethodisb

7、roughtforwardtoincreasesamplingefficiencyForintegrationofmethodsofsafetyanalysis，WestudyandbringforwardanapproachtOcombinePetfiNetsbasedmethodwithothertraditionalsafetyanalysismethodsinordertOmakeUSeoftheadvantagesofthetwoAtlast．adesignofSystemSafetyModelingAndAnalysisSoftwareBased

8、OnGSPNisprovided，andacases