着色Petri网的结构展开方法

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1、万方数据第31卷第2期2011年2月系统工程理论与实践SystemsEngineering—Theory&PracticeV01．31，No．2Feb．，2011文章编号：1000-6788(2011)02·0315—08中图分类号：TPl8文献标志码：A着色Petri网的结构展开方法宋阿妮，王明哲，郭法滨，倪枫(华中科技大学控制科学与工程系，武汉430074)摘要为提升着色Petri网的设计分析与模型检验能力，讨论了着色Petri网的结构化展开技术．以着色Petri网的令牌单元和绑定单元为基元，通过对着色Petri网展开为普

2、通Petri网的等价性证明，提出了基于着色Petri网关联矩阵和标准元语言的展开规则和规范化步骤．研究结果为着色Petri网到普通Petri网的自动转换过程和着色Petri网验证提供了有力支持．关键词着色Petri网；普通Petri网；关联矩阵；展开UnfoldingthebasicstructureofcoloredPetrinetsSONGA—ni，WANGMing-zhe，GUOFa-bin，NIFeng(DepartmentofControlScience＆Engineering，HuazhongUniversityo

3、fScience&Technology,Wuhan430074，China)AbstractThedesignanalysisandmodelcheckinconcurrentsystemengineeringhasprovedtobeoneofthemostvexingpracticalproblems．UnfoldingtheBasicStructureofColoredPetriNetsisdiscussedinthispaperinordertousethestructuralanalysesofOrdinaryPet

4、riNetsasreferencetoenhancetheanalysesabilityofColoredPetriNets．Viatheequivalenceproof，andtakingthetokenelementsandbindingelementsasbasicelements，unfoldingrulesandunfoldingalgorithmarepresentedbasedonincidencematrixandStandardMetaLanguage．Theresultsofthisstudyofferap

5、owerfulsupportfortheautomaticunfoldingprocessofmodelsystemsfromColoredPetriNetstoOrdinaryPetriNetsandColoredPetriNetsmodelcheck．KeywordscoloredPetrinets；ordinaryPetrinets；incidencematrix；unfolding1引言制约普通Petri网工程应用的瓶颈是其过于庞大而复杂的可视化建模．为了克服这个问题，1981年Jensen[1】教授创建了着色Petr

6、i网(coloredPetrinets，CPNs)．他以普通Petri网(ordinaryPetrinets，OPNs)图形化描述为基础，通过图形分类折叠(folded)和加入数据类型定义以及数据操作来简化普通Petri网的图形建模规模．作为一类高级Petri网，着色Petri网在大型工程系统建模仿真、系统逻辑结构分析和性能评价等方面呈现出的强大优势，使之成为当前工程系统Petri网建模的首选．为了能够借鉴和应用普通Petri网已有的分析理论与方法，目前世界上已有不少学者在研究如何把CPNs展开(unfolding)为OPNs

7、．展开与折叠是一对互反操作，也是构建和完善这两类典型Petri网间联系的重要手段．着色Petri网的展开研究有重要的理论意义，更是推进Petri网技术工程应用的关键步骤．Jensen在f11中给出了CPNs与OPNs等价定义，证明了二者在逻辑和行为上是完全等价的．文献[2]研究了高级Petri网与普通Petri网的联系，指出一个高级Petri网可以展开为普通Petri网，并给出了二者间的等价关系．文献[3】证明了所有高级网系统都可以构造与其等价的低级网系统，即普通Petri网，并提出了高级网系统的等价谱系．文献【4】对一类结构

8、“好”(well_formed)的着色Petri网进行了展开操作研究，运用数据决策图(datadecisiondiagram，DDD)存储展开的普通Petri网，并进一步借用DDDs的功能进行简收稿日期：2009．09—13资助项目：国家自然科学基金(60874068)作者简