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

9 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

3107. Нелинейные уравнения и способы их решения 1.97 MB
  Метод Гаусса, особенности реализации. Метод Гаусса — классический метод решения системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). Это метод последовательного исключения переменных, когда с помощью элементарных преобразований система уравн...
3108. Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя 388.5 KB
  Исходные данные: F =5,5 кН; V=0,28 м/с; Р=65 мм; z=13; Н=720 мм; L=650мм. 1 Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя. Для выбора электродвигателя необходимо определить его мощность и частоту вращения. Потребляема...
3109. Теория антропологии как науки 100.6 KB
  Предмет и место антропологии в системе наук о человеке Термин "антропология" греческого происхождения (антропос - человек, логос - наука) и означает "наука о человеке". Считают, что впервые это слово употребил Аристотель (384-322 до н. э), крупне...
3110. Проект двухэтажного 6 комнатного жилого дома для г. Ярославль 212.5 KB
  Введение В курсовой работе разработан проект двухэтажного 6 комнатного жилого дома для г. Ярославль. Проект разработан в соответствии с выданным заданием. Объёмно-планировочное и конструктивное решение здания соответствует требованиям нормативной до...
3111. Инвестиции как сбережения. Фонд содействия реформированию жилищно-коммунального хозяйства 165 KB
  Введение: Государственной думой 6 июля 2007 года, был принят Федеральный закон о фонде содействия реформированию жилищно-коммунального хозяйства  , который предусматривал создание фонда в целях безопасного и благоприятного условия проживания гр...
3112. Оружие Правды 192 KB
  Долгие годы коммунистического владычества оставили после себя духовную пустыню, нет уголка, которого не коснулось бы страшное разорение. Наша надежда на выздоровление Родины и ее восстановление питается верой в беспредельное милосердие Божие и в сам...
3113. Феномен общественной морали 22.6 KB
  Феномен общественной морали Уже само название предлагаемых заметок предельно прозрачно определяет выбранный подход к анализу как структуры морали, так и ее функционирования. Однако следует согласиться с Р.Г. Апресяном в том, что сохраняется концептуа...
3114. Организация и вооружение мсб на БТР (БМП) 233.28 KB
  Организация и вооружение мсб на БТР (БМП). ТТХ АК-74 Мотострелковый батальон состоит из: (имеет 517 человек л/с) управление батальона штаба ·взвода связи (ВС) 3-х мотострелковых рот (МСР) минометной батареи (Мин.Бат.) противотанкового взвода (П...
3115. Разработка и исследование двухконтурной структуры подчиненного регулирования скорости электропривода постоянного тока 386 KB
  Очень трудно представить себе современную жизнь человека без систем автоматического управления (САУ). Методы автоматического управления широко используются в производстве и научных исследованиях. Одной из главных задач автоматики является...