41279

Сетевые модели (N-схемы). Основные соотношения. Возможные приложения N-схем

Лекция

Математика и математический анализ

Сетевые модели Nсхемы. Сетевые модели Nсхемы Основные соотношения Для формального описания структуры и взаимодействия параллельных систем и процессов а также анализа причинноследственных связей в сложных системах используются сети Петри англ. Граф Nсхемы имеет два типа узлов: позиции и переходы изображаемые 0 и 1 соответственно. Граф Nсхемы является мультиграфом так как он допускает существование кратных дуг от одной вершины к другой.

Русский

2013-10-23

176.5 KB

14 чел.

Лекция 9. Сетевые модели (N-схемы). Основные соотношения. Возможные приложения N-схем

2.6. Сетевые модели (N-схемы)

Основные соотношения

Для формального описания структуры и взаимодействия параллельных систем и процессов, а также анализа причинно-следственных связей в сложных системах используются сети Петри (англ. Petri Nets), называемые N-схемами.

Формально N-схема задается четверкой вида

N = <B, D, I, O>,

где В – конечное множество символов, называемых позициями, B  O;
D
– конечное множество символов, называемых переходами  O,
  O; I – входная функция (прямая функция инцидентности)
I: B  D  0, 1; О – выходная функция (обратная функция инцидентности),
О: B  D  0, 1. Таким образом входная функция I отображает переход dj в множество входных позиций bj  I(dj), а выходная функция O отображает переход dj в множество выходных позиций bj  О(dj). Для каждого перехода
dj  D можно определить множество входных позиций перехода I(dj) и выходных позиций перехода O(dj) как

I(dj) = { bi  B  I(bi, dj) = 1 },

O(dj) = { bi  B  O(dj, bi) = 1 },

i = ;  j = ; n = | B |, m = | D |.

Аналогично для каждой позиции bi  B вводятся определения множеств входных переходов позиции I(bi) и выходных переходов
позиции
O(bi):

I(bi) = { dj  D  I(dj, bi,) = 1 },

O(bi) = { dj  D  O(bi, dj) = 1 }.

Графически N-схема изображается в виде двудольного ориентированного мультиграфа, представляющего собой совокупность позиций и переходов (рис. 2.7). Граф N-схемы имеет два типа узлов: позиции и переходы, изображаемые 0 и 1 соответственно. Ориентировочные дуги соединяют позиции и переходы, причем каждая дуга направлена от элемента одного множества (позиции или перехода) к элементу другого множества (переходу или позиции). Граф N-схемы является мультиграфом, так как он допускает существование кратных дуг от одной вершины к другой.

Рис. 2.7. Графическое изображение N-схемы

Пример 2.2. Представим формально N-схему, показанную в виде графа на рис. 2.7:

N = <B, D, I, O>,

B = <b1, b2, b3, b4, b5>,

D = <d1, d2, d3, d4>.

Входные позиции перехода        Выходные позиции перехода

I(d1)={b1},    O(d1)={b2, b3, b5},

I(d2)={b2, b3, b5},   O(d2)={b5},

I(d3)={b3},    O(d3)={b4},

I(d4)={b4}.    O(d4)={b2, b3}.

Возможные приложения N-схем

Приведенное представление N-схемы может использоваться только как отражение статики моделируемой системы (взаимосвязи событий и условий), но не позволяет отразить в модели динамику функционирования моделируемой системы. Для представления динамических свойств объекта вводится функция маркировки (разметки) позиций М: В  {0, 1, 2, …}. Маркировка М есть присвоение неких абстрактных объектов, называемых метками (фишками), позициям N-схемы, причем количество меток, соответствующее каждой позиции, может меняться. При графическом задании N-схемы разметка отображается помещением внутри вершин позиций соответствующего числа точек (когда количество точек велико, ставят цифры).

Маркированная   (размеченная)  N-схема   может   быть  описана в виде NМ = <B, D, I, O, M>.

Функционирование N-схемы отражается путем перехода от разметки к разметке. Начальная разметка обозначается как М0: В  {0, 1, 2, …}.
Смена разметок происходит в результате срабатывания одного из переходов
dj  D сети. Необходимым условием срабатывания перехода dj
является
bi  I(dj), {M(bi)  1}, где M{bi} – позиции bi. Переход dj,
для которого выполняется указанное условие, определяется как
находящийся в состоянии готовности к срабатыванию или как возбужденный переход.

Срабатывание перехода dj изменяет разметку сети
M(b) = (M(b1), M(b2), …, M(bn))2 на разметку M(b) по следующему правилу:

M(b) = M(b) – I(dj) + O(dj),

т.е. переход dj изымает по одной метке из каждой своей входной позиции и добавляет по одной метке в каждую из выходных позиций.

Пример 2.3. Рассмотрим размеченную N-схему с начальной разметкой
M0 = {1, 0, 0, 0, 1, 0, 1}, которая приведена на рис. 2.8, а. При такой начальной разметке N-схемы единственным готовым к срабатыванию является переход d2, срабатывание которого ведет к смене разметки на M1, где M1 = {0, 1, 1, 0, 1, 0, 1} (рис. 2.8, б). При разметке M1 возможно срабатывание переходов d1 d3 и d5. В зависимости от того, какой переход сработал первым, получается одна из трех возможных новых маркировок (рис. 2.8, в, г, д). Функционирование N-схемы продолжается до тех пор, пока существует хотя бы один возможный переход.

Таким образом, N-схема выполняется путем запусков переходов под управлением количества меток и их распределения в сети. Переход запускается удалением меток из его входных позиций и образованием новых меток, помещаемых в выходные позиции. Переход может запускаться только тогда, когда он разрешен. Переход называется разрешенным, если каждая из его входных позиций имеет число меток, по крайне мере равное числу дуг из позиции в переход.

а

Рис.2.8, а. Пример функционирования размеченной N-схемы

б

Рис.2.8, б. Пример функционирования размеченной N-схемы

в

Рис.2.8, в. Пример функционирования размеченной N-схемы

г

Рис.2.8, г. Пример функционирования размеченной N-схемы

д

Рис.2.8, д. Пример функционирования размеченной N-схемы

Важной особенностью моделей процесса функционирования систем с использованием типовых N-схем является простота построения иерархических конструкций при моделировании параллельных и конкурирующих процессов в системах.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Советов Б.Я. Моделирование систем : учеб. для вузов / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. М. : Высш. шк., 2001. 343 с.

2. Советов Б.Я. Моделирование систем : учеб. для вузов / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. 2-е изд. М.: Высшая школа, 1998. 319 с.

3. Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем: учеб. для вузов / В.П. Тарасик. М.: Наука, 1997. 600 с.

4. Введение в математическое моделирование: учеб. пособие для вузов/ под ред. П.В.Тарасова. М.: Интермет Инжиниринг, 2000. 200 с.

5. Ивченко Г.И. Математическая статистика: учебное пособие для втузов / Г.И. Ивченко, Ю.И. Медведев. М.: Высш. шк., 1984. 248 с.

6. Альянах И.Н. Моделирование вычислительных систем / И.Н. Альянах. Л.: Машиностроение, 1988. 233 с.

7. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем – искусство и наука / Р. Шеннон. М.: Мир, 1978. 308 с.

4

b1

b5

d2

d1

b2

b3

d4

d3

b4

b1

b2

b4

b5

b3

b7

b6

d4

d2

d1

d5

d6

d3

d4

d3

d6

d5

d1

d2

b6

b7

b3

b5

b4

b2

b1

d4

d3

d6

d5

d1

d2

b6

b7

b3

b5

b4

b2

b1

d4

d3

d6

d5

d1

d2

b6

b7

b3

b5

b4

b2

b1

d4

d3

d6

d5

d1

d2

b6

b7

b3

b5

b4

b2

b1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74070. Государство и право Китая и Японии в Новое и Новейшее время 168 KB
  Парламент Китая под нажимом Юань Шикая совершившего государственный переворот вносит во Временную конституцию изменения целью которых было расширить права президента и ограничить права парламента. еще больше расширили права президента. Провозглашалось равенство граждан перед законом и национальное равноправие гарантировались...
74071. Предмет, методы и основные источники «Истории права зарубежных стран» 48.5 KB
  Предмет методы и основные источники Истории права зарубежных стран. Истоки права. История ПЗС иногда ее называют Всеобщая история государства и права изучает возникновение оформление и функционирование правовых обычаев и законов а также их последующие изменения у разных народов мира в отдельные периоды от древности до современной эпохи...
74072. Право Древнего Востока 88.5 KB
  Право Древнего Востока. Право Древнего Египта. Право Древнего Вавилона. Это в свою очередь сказалось на застойном характере восточных социальных структур на отсутствии на Востоке условий для развития тех политических и правовых институтов которые были призваны обслуживать нужды нарождавшегося гражданского общества: общественное самоуправление с правами и обязанностями каждого полноправного гражданина правовые гарантии его интересов прав и свобод.
74073. Право Юго-Восточной Азии в античное время 89.5 KB
  Особое место в истории Индии занимает Магадско-Маурийский период (IV-II вв. до н.э.), отмеченный созданием (впервые в истории Индии) объединенного государства - Магатха. Наивысшего могущество оно достигло при правлении династии Маурьев, и особенно, при Чандрагупте I (основателе династии) и Ашоке.
74074. Право Древней Греции 60 KB
  Право Древней Греции План. Государственноправовое устройство греческих полисов. Право Древней Греции. По достижении 18 лет они начинали пользовались политическими правами и правом получения различных пособий от государства.
74075. Римское право 71 KB
  Древний Рим – одно из крупнейших рабовладельческих государств – оставил ярчайший след в истории человечества. Его культурное наследие оказало глубокое влияние на все последующее развитие европейской цивилизации. Как гласит известное выражение. Римляне трижды покоряли мир – первый раз легионами, второй раз – христианством, третий раз – правом.
74076. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ФЕОДАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВА И ПРАВА 66 KB
  Для феодальной земельной собственности были характерны следующие особенности: 1 иерархический характер; 2 сословный характер; 3 ограничение права распоряжаться землей а некоторые категории например церковные земли вообще были изъяты из гражданского оборота. Основные черты феодального права Одновременно со складыванием феодальной государственности шел процесс становления феодального права. Можно выделить следующие характерные черты феодального права.
74077. Право континентальной Европы в средние века 100 KB
  Номинально верховным собственником всей земли в государстве считался король. Но большая часть земель находилась в руках феодалов в качестве фьефа (феода) – условного наследственного земельного владения. Феодалы считались вассалами короля, а он их сеньором.
74078. Право средневековой Англии 70.5 KB
  После нормандского завоевания в Англии было образовано централизованное государство с сильной королевской властью. В руках монарха были сосредоточены законодательная, судебная и военная власть. Это объясняется, прежде всего, необходимостью сплочения завоевателей для удержания в повиновении покоренного населения.