Petri網(wǎng)建模和Flexsim仿真

1、petri網(wǎng)建模和flexsim仿真petri網(wǎng)建模和flexsim仿真 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對(duì)文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（petri網(wǎng)建模和flexsim仿真）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)便利。同時(shí)也真誠(chéng)的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺(jué)得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績(jī)進(jìn)步，以下為petri網(wǎng)建模和flexsim仿真的全部?jī)?nèi)容。petri網(wǎng)建模及flexsim仿真摘要:自petri網(wǎng)創(chuàng)建以來(lái)，便以

2、其簡(jiǎn)單、直觀、層次清晰深受用戶青睞。隨著petri網(wǎng)的發(fā)展，petri網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)已在建模領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本文首先簡(jiǎn)單介紹了petri網(wǎng)及其經(jīng)典模型架構(gòu)；然后將petri網(wǎng)應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模與分析;最后應(yīng)用flexsim對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。關(guān)鍵字：petri網(wǎng)；petri經(jīng)典模型；petri網(wǎng)運(yùn)行規(guī)則；petri網(wǎng)建模;flexsim仿真1。petri網(wǎng)概述 petri網(wǎng)是對(duì)離散并行系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表示.petri網(wǎng)是20世紀(jì)60年代由卡爾a佩特里發(fā)明的,適合于描述異步的、并發(fā)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模型.petri網(wǎng)既有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表述方式，也有直觀的圖形表達(dá)方式，既有豐富的系統(tǒng)描述手段和系統(tǒng)行為分析技

3、術(shù),又為計(jì)算機(jī)科學(xué)提供堅(jiān)實(shí)的概念基礎(chǔ)。 多年來(lái)petri網(wǎng)的理論日臻完善，己發(fā)展成為具有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),多種抽象層次的通用網(wǎng)論。petri網(wǎng)的應(yīng)用涉及各個(gè)領(lǐng)域，特別適用于模擬這樣的一類(lèi)系統(tǒng)，即系統(tǒng)中含有相互作用的并行分支。由于petri網(wǎng)對(duì)帶有并發(fā)性、異步性、分布式、非確定性、并行性系統(tǒng)的有力描述，已成為目前最有前途的建模工具.2.petri網(wǎng)的經(jīng)典模型一個(gè)petri網(wǎng)的結(jié)構(gòu)元素包括：庫(kù)所（place）、變遷(translation）和有向弧(arc）。庫(kù)所使用圓來(lái)標(biāo)識(shí)，用于描述可能的系統(tǒng)局部狀態(tài).變遷使用矩形標(biāo)識(shí),用于描述修改系統(tǒng)狀態(tài)的事件。有向弧可以從庫(kù)所節(jié)點(diǎn)指向變遷節(jié)點(diǎn),或者從變遷節(jié)點(diǎn)指

4、向庫(kù)所節(jié)點(diǎn)。通過(guò)有向弧描述庫(kù)所和變遷之間的聯(lián)系，等價(jià)于自動(dòng)機(jī)中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)，表示使事件發(fā)生的局部狀態(tài)（因）或事件發(fā)生所引起的局部狀態(tài)的變化(果）。在petri網(wǎng)模型中,系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性用令牌(token)標(biāo)識(shí)，令牌表示為包含在庫(kù)所節(jié)點(diǎn)中的圓點(diǎn)，它反映著庫(kù)所代表的局部狀態(tài)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)情況。若某庫(kù)所中包含一個(gè)令牌，則表示庫(kù)所代表的局部狀態(tài)的一次實(shí)現(xiàn)（條件或結(jié)果為真)；若庫(kù)所中無(wú)令牌，則表示庫(kù)所代表的局部狀態(tài)尚未實(shí)現(xiàn)（條件或結(jié)果為假）。3。petri網(wǎng)的運(yùn)行規(guī)則有向弧是有方向的兩個(gè)庫(kù)所或變遷之間不允許有弧庫(kù)所可以擁有任意數(shù)量的令牌如果一個(gè)變遷的每個(gè)輸入庫(kù)所（input place)都擁有令牌，該變遷即

5、為被允許（enable）.一個(gè)變遷被允許時(shí)，變遷將發(fā)生(fire)，輸入庫(kù)所(input place)的令牌被消耗，同時(shí)為輸出庫(kù)所（output place)產(chǎn)生令牌.變遷的發(fā)生是完整的，也就是說(shuō)，沒(méi)有一個(gè)變遷只發(fā)生了一半的可能性。有兩個(gè)或多個(gè)變遷都被允許的可能，但是一次只能發(fā)生一個(gè)變遷。這種情況下變遷發(fā)生的順序沒(méi)有定義。如果出現(xiàn)一個(gè)變遷，其輸入庫(kù)所的個(gè)數(shù)與輸出庫(kù)所的個(gè)數(shù)不相等,令牌的個(gè)數(shù)將發(fā)生變化，也就是說(shuō)，令牌數(shù)目不守恒。petri網(wǎng)絡(luò)是靜態(tài)的，也就是說(shuō)，不存在發(fā)生了一個(gè)變遷之后忽然冒出另一個(gè)變遷或者庫(kù)所，從而改變petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)的可能。petri網(wǎng)的狀態(tài)由令牌在庫(kù)所的分布決定。也就是說(shuō)，

6、變遷發(fā)生完畢、下一個(gè)變遷等待發(fā)生的時(shí)候才有確定的狀態(tài)，正在發(fā)生變遷的時(shí)候是沒(méi)有一個(gè)確定的狀態(tài)的.兩個(gè)變遷爭(zhēng)奪一個(gè)令牌的情形被稱之為沖突.當(dāng)發(fā)生沖突的時(shí)候，由于petri網(wǎng)的時(shí)序是不確定的,因此具體哪個(gè)變遷得以發(fā)生也是不確定的。實(shí)際應(yīng)用中，往往需要避免這種情形。多個(gè)弧連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的情況。在輸入庫(kù)所和變遷之間的弧的個(gè)數(shù)決定了該變遷變?yōu)楸辉试S需要的令牌的個(gè)數(shù)?；〉膫€(gè)數(shù)決定了消耗/產(chǎn)生的令牌的個(gè)數(shù)。4. petri網(wǎng)建模實(shí)例圖1為一物流系統(tǒng)實(shí)例圖，一生產(chǎn)單元由2臺(tái)機(jī)器m1與m2組成。分別用機(jī)器人r1和r2上下工件。一輸入傳輸帶輸送載有工件的托盤(pán)，1個(gè)托盤(pán)上僅載1個(gè)工件。機(jī)器人r1從其上抓取工件,并裝載

7、到機(jī)器m1上，機(jī)器人r2將成品從機(jī)器m2上卸下，并送到輸出傳輸帶上由其送走.2臺(tái)機(jī)器間有一緩沖區(qū)，可存放2個(gè)中間工件。共有3個(gè)托盤(pán)可使用,工件安裝在其中之一上,先后由機(jī)器m1與m2加工。加工完畢后,托盤(pán)與成品自動(dòng)脫離，然后轉(zhuǎn)載新的工件再回到輸入傳輸帶上。選用hips軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行petri網(wǎng)的建模。圖1 物流系統(tǒng)實(shí)例圖確定系統(tǒng)的所有資源該系統(tǒng)資源包括：3個(gè)裝載工件的托盤(pán)；機(jī)器m1與m2；機(jī)器人r1和r2及緩沖區(qū)。確定與各資源有關(guān)所有活動(dòng)（操作）及其先后順序，并建立其子模型。a。裝載工件的托盤(pán)歷經(jīng)以下?tīng)顟B(tài)與活動(dòng)：被r1裝載至機(jī)器m1;其上工件被m1加工；由r1從m1上卸載；正在中間工件的托盤(pán)存放

8、于緩沖區(qū)中；由r2裝載至m2；其上中間工件被m2 加工；由r2從m2上卸載。p1代表載有工件的托盤(pán)可使用（其中含有托肯表示可用）；p2與p4分別表示托盤(pán)上工件在被m1與m2加工之中;p3表示載有中間工件的托盤(pán)放置在緩沖區(qū)中;t1t4分別表示r1向m1裝載、從m1卸載，r2向m2裝載及從m2卸載載有工件的托盤(pán)。3個(gè)載有工件的托盤(pán)的子模型如圖2所示.圖2b。機(jī)器m1/m2歷經(jīng)以下活動(dòng)與狀態(tài)：r1/r2裝載工件至機(jī)器m1/m2由t1/t3表示；工件被m1/m2加工由p2/p4表示；r1/r2將工件從m1/m2上卸載由t2/t4表示；m1與m2的pn子模型如圖3與圖4所示。圖中用p5/p7表示機(jī)器m1

9、/m2是否可使用. 圖3 圖4c。緩沖區(qū)歷經(jīng)以下活動(dòng)與狀態(tài):r1將工件送入緩沖區(qū)由t2表示；載有中間工件的托盤(pán)存放于緩沖區(qū)中用p3表示；r2將工件從堆料區(qū)裝載至m2用t3表示。緩沖區(qū)的pn 子模型如圖5所示。p6表示空余的緩沖區(qū)空位。圖5d。機(jī)器人歷經(jīng)以下活動(dòng)與狀態(tài)：將工件裝載至機(jī)器m1或m2(由t1或t3表示）；機(jī)器人在使用之中，即工件在被m1或m2加工之中（用p2或p4表示）；將工件從機(jī)器m1或m2上卸載(由t2或t4表示）；機(jī)器人的pn子模型如圖6所示。圖中用p8/p9表示機(jī)器人r1/r2是否可使用.圖6 根據(jù)各資源之間的關(guān)系，合并所有子模型得到系統(tǒng)模型，如圖7所示。圖7 部分運(yùn)行結(jié)果圖圖8圖9圖10圖115. flexsim仿真圖12 flexsim系統(tǒng)仿真圖參考文獻(xiàn)1 李歧強(qiáng)，賈雷。物流系統(tǒng)三色petri網(wǎng)建模