1、精選優質文檔-傾情為你奉上Petri網建模及Flexsim仿真摘要：自Petri網創建以來，便以其簡單、直觀、層次清晰深受用戶青睞。隨著Petri網的發展，Petri網技術現已在建模領域得到廣泛的應用。本文首先簡單介紹了Petri網及其經典模型架構；然后將Petri網應用于實際系統，對系統進行建模與分析；最后應用Flexsim對系統進行仿真。關鍵字：Petri網；Petri經典模型；Petri網運行規則；Petri網建模；Flexsim仿真1.Petri網概述 Petri網是對并行系統的數學表示。Petri網是20世紀60年代由卡爾·A·佩特里發明的，適合于描述異步的、并發

2、的計算機系統模型。Petri網既有嚴格的數學表述方式，也有直觀的圖形表達方式，既有豐富的系統描述手段和系統行為分析技術，又為提供堅實的概念基礎。 多年來Petri網的理論日臻完善，己發展成為具有嚴密的數學基礎，多種抽象層次的通用網論。Petri網的應用涉及各個領域，特別適用于模擬這樣的一類系統，即系統中含有相互作用的并行分支。由于Petri網對帶有并發性、異步性、分布式、非確定性、并行性系統的有力描述，已成為目前最有前途的建模工具。2.Petri網的經典模型一個Petri網的結構元素包括：庫所(place)、變遷(translation)和有向弧(arc)。庫所使用圓來標識，用于描述可能的系統

3、局部狀態。變遷使用矩形標識，用于描述修改系統狀態的事件。有向弧可以從庫所節點指向變遷節點，或者從變遷節點指向庫所節點。通過有向弧描述庫所和變遷之間的聯系，等價于中的狀態轉移函數，表示使事件發生的局部狀態(因)或事件發生所引起的局部狀態的變化(果)。在Petri網模型中，系統的動態特性用令牌(token)標識，令牌表示為包含在庫所節點中的圓點，它反映著庫所代表的局部狀態實現的動態情況。若某庫所中包含一個令牌，則表示庫所代表的局部狀態的一次實現(條件或結果為真)；若庫所中無令牌，則表示庫所代表的局部狀態尚未實現(條件或結果為假)。3.Petri網的運行規則有向弧是有方向的兩個庫所或變遷之間不允許有

4、弧庫所可以擁有任意數量的令牌如果一個變遷的每個輸入庫所（input place）都擁有令牌，該變遷即為被允許(enable)。一個變遷被允許時，變遷將發生(fire)，輸入庫所(input place)的令牌被消耗，同時為輸出庫所(output place)產生令牌。變遷的發生是完整的，也就是說，沒有一個變遷只發生了一半的可能性。有兩個或多個變遷都被允許的可能，但是一次只能發生一個變遷。這種情況下變遷發生的順序沒有定義。如果出現一個變遷，其輸入庫所的個數與輸出庫所的個數不相等，令牌的個數將發生變化，也就是說，令牌數目不守恒。是靜態的，也就是說，不存在發生了一個變遷之后忽然冒出另一個變遷或者庫所

5、，從而改變Petri網結構的可能。Petri網的狀態由令牌在庫所的分布決定。也就是說，變遷發生完畢、下一個變遷等待發生的時候才有確定的狀態，正在發生變遷的時候是沒有一個確定的狀態的。兩個變遷爭奪一個令牌的情形被稱之為沖突。當發生沖突的時候，由于Petri網的時序是不確定的，因此具體哪個變遷得以發生也是不確定的。實際應用中，往往需要避免這種情形。多個弧連接兩個節點的情況。在輸入庫所和變遷之間的弧的個數決定了該變遷變為被允許需要的令牌的個數。弧的個數決定了消耗/產生的令牌的個數。4. Petri網建模實例圖1為一物流系統實例圖，一生產單元由2臺機器M1與M2組成。分別用機器人R1和R2上下工件。一

6、輸入傳輸帶輸送載有工件的托盤，1個托盤上僅載1個工件。機器人R1從其上抓取工件，并裝載到機器M1上，機器人R2將成品從機器M2上卸下，并送到輸出傳輸帶上由其送走。2臺機器間有一緩沖區，可存放2個中間工件。共有3個托盤可使用，工件安裝在其中之一上，先后由機器M1與M2加工。加工完畢后，托盤與成品自動脫離，然后轉載新的工件再回到輸入傳輸帶上。選用Hips軟件對系統進行Petri網的建模。圖1 物流系統實例圖確定系統的所有資源該系統資源包括：3個裝載工件的托盤；機器M1與M2；機器人R1和R2及緩沖區。確定與各資源有關所有活動（操作）及其先后順序，并建立其子模型。a.裝載工件的托盤歷經以下狀態與活動

7、：被R1裝載至機器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存放于緩沖區中；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可使用（其中含有托肯表示可用）；p2與p4分別表示托盤上工件在被M1與M2加工之中；p3表示載有中間工件的托盤放置在緩沖區中；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。3個載有工件的托盤的子模型如圖2所示。圖2b.機器M1/M2歷經以下活動與狀態：R1/R2裝載工件至機器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

8、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表示機器M1/M2是否可使用。 圖3 圖4c.緩沖區歷經以下活動與狀態:R1將工件送入緩沖區由t2表示；載有中間工件的托盤存放于緩沖區中用p3表示；R2將工件從堆料區裝載至M2用t3表示。緩沖區的PN 子模型如圖5所示。p6表示空余的緩沖區空位。圖5d.機器人歷經以下活動與狀態:將工件裝載至機器M1或M2（由t1或t3表示）；機器人在使用之中，即工件在被M1或M2加工之中（用p2或p4表示）；將工件從機器M1或M2上卸載（由t2或t4表示）；機器人的PN子模型如圖6所示。圖中用p8/p9表示機器人R1/R2是否可使用。圖6 根據各資源之間的關系，合并所有子模型得到系統模型，如圖7所示。圖7 部分運行結果圖圖8圖9圖10圖115. Flexsim仿真圖12 Flexsim系統仿真圖參考文獻1 李歧強,賈雷.物流系統三色Petri網建模與分析.系統工程理論與實踐,2003(2