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

37952. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МЕТАЛЛОВ 2.23 MB
  13 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 25 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МЕТАЛЛОВ Цель работы Изучение явления теплопроводности и определение коэффициентов теплопроводности чистых металлов и сплавов. Если в неравномерно нагретых жидкостях и газах тепловая энергия передается преимущественно за счет конвекции при которой происходит перемещение вещества между областями с различной температурой то в твердых телах тепло переносится только за счет теплопроводности. Распространение тепловой энергии путем теплопроводности обусловлено хаотическим...
37953. ИЗУЧЕНИЕ ВЗИМОСВЯЗИ ПАРМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА И ГАЗОВЫХ ЗАКОНОВ 150.5 KB
  Экспериментальная проверка уравнения состояния идеального газа.13 лабораторная работа № 29 ИЗУЧЕНИЕ ВЗИМОСВЯЗИ ПАРМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА И ГАЗОВЫХ ЗАКОНОВ Цель работы 1. Изучение взаимосвязи макропараметров определяющих состояние идеального газа. Экспериментальная проверка уравнения состояния идеального газа.
37954. Исследование электростатического поля и изображение его при помощи силовых линий и поверхностей равного потенциала 867.5 KB
  Исследование электростатического поля Цель работы Экспериментальное исследование электростатического поля и изображение его при помощи силовых линий и поверхностей равного потенциала. Напряженностью электрического поля называют силу действующую на единичный положительный пробный заряд. Если электрическое поле создается системой зарядов то напряженность поля в данной точке определяется по принципу суперпозиции...
37955. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА 1.19 MB
  Электрическим током называют упорядоченное движение зарядов. Эти заряды называют носителями тока. Линия тока есть математическая линия, направление касательной которой в каждой точке совпадает с направлением скорости носителей тока. За положительное направление тока принято считать направление скорости положительно заряженных частиц.
37956. Девиантное поведение. Концепции девиантного поведения 17.59 KB
  Девиантное поведение – поведение, отклоняющееся от нормы; когда человек ведет себя не в соответствии с нормами и стандартами поведения, принятыми в данном обществе.
37958. Определение моментов инерции твердых тел методом трифилярного подвеса 318.5 KB
  Момент инерции.1] Список литературы Лабораторная работа № 1 Определение моментов инерции твердых тел методом трифилярного подвеса 1. Экспериментальное определение моментов инерции твердых тел. Момент инерции.
37959. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ МЕТОДОМ ТРИФИЛЯРНОГО ПОДВЕСА 284.5 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ МЕТОДОМ ТРИФИЛЯРНОГО ПОДВЕСА 1. Цель работы Экспериментальное определение моментов инерции твердых тел. Момент инерции. Теорема Штейнера Моментом инерции материальной точки...
37960. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ СОХРАНЕНИЯ МОМЕНТА ИМПУЛЬСА И ЭНЕРГИИ 160.54 KB
  Количественной мерой различных форм движения и взаимодействия материи является энергия. В соответствии с различными формами движения и взаимодействия материи различают виды энергии: механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную и другие. Механическая энергия является мерой механического движения рассматриваемой системы, а также механического взаимодействия тел системы друг с другом и с внешними телами. Различают два вида механической энергии: кинетическую и потенциальную.