邹宇[1]2003年在《工作流模型仿真及验证技术研究》文中研究说明工作流过程模型是业务模型的形式化表示。工作流过程模型建立起来以后，如何保证它的正确性及运行性能?在本文中，这个问题得到了较好的解决。对于工作流模型的语义正确性，只能采取仿真的方法来加以验证，而通过分析仿真运行结果，也可以得到模型的运行性能指标。本文构建了一个基于对象Petri网(OPN)的工作流模型仿真环境，将建模工具生成的XML格式描述的工作流模型解析出来后，再转换成对象Petri网形式的仿真模型，然后设置仿真参数，将该模型投入仿真运行。而对于工作流模型的语法正确性和结构正确性，我们可以采用数学证明的方法来加以验证。语法正确性比较易于证明，而结构正确性的证明则较难，本文采用了一种基于图归约法的工作流模型结构冲突验证方法，该方法可以检测出工作流模型中存在的各种结构冲突，从而成功地解决了这一难题。
金鑫[2]2006年在《工作流模型性能分析与形式化验证：一种基于扩展Petri网的方法》文中研究说明模型的性能分析以及过程验证是工作流系统研究和应用的重要内容。根据863项目“面向金融领域的分布式工作流关键技术及应用框架”对于工作流仿真和验证的需求,针对Petri网在复杂工作流建模中模型规模庞大、描述功能有限以及缺乏层次化特性等不足,本文提出了一种基于扩展层次有色Petri网(EHCPN)的工作流过程模型仿真与验证方法。EHCPN模型包含Petri网的所有特性,并在Petri网基础上增加了层次化结构特征,简化了模型的结构,并引入面向对象的建模思想,提高了模型的可读性,适合工作流的建模与分析。本文主要工作在于工作流模型的建模、仿真与验证。首先,对EHCPN进行形式化定义,给出将工作流过程模型转换成工作流EHCPN模型的转换规则。然后,基于EHCPN模型,设计并实现了一个支持工作流建模、仿真和验证的集成环境:WF-P/TMSE。在WF-P/TMSE的验证部件中,提出了状态组构造算法,该算法能够较为高效地构造验证所需的状态空间,从而完成对工作流EHCPN模型的验证。最后,通过多个具体的工作流过程模型案例,在WF-P/TMSE环境中创建对应的EHCPN模型,对该模型进行仿真分析以及验证分析,并分别给出仿真与验证相应的实验数据和分析结果。仿真与验证的结果表明,EHCPN模型良好的数学定义和强大的描述能力能够正确有效地表达工作流的结构特性;基于EHCPN模型的WF-P/TMSE集成环境能够支持工作流的建模、仿真和验证的全过程;状态组构造算法能够高效地构造EHCPN模型的状态空间,提高工作流EHCPN模型的验证效率。
张峰[3]2015年在《航天产品性能样机分布式协同建模与仿真技术研究》文中认为大型复杂航天产品性能样机技术是当前具有挑战性和高难度的研究课题,成为工业和学术界的研究热点。它的设计通常由几百个单位参与论证、设计、制造、试验、使用、保障和管理。目前,由于性能样机的定量描述和建模理论与技术尚不成熟,以超声速飞航武器为代表的大型复杂航天产品面临着地面实验条件模拟难、指标要求高、综合集成性差、建模与仿真难度大、多类目标制导控制一体化优化设计技术等一系列关键技术需要解决。航天产品性能样机的研制是个多阶段全生命周期的设计过程,包含产品全生命周期内零部件及其设备的完整数字信息模型。而在现有环境条件下,不同子系统的设计建模、仿真与优化采用不同的设计方法,各学科领域模型之间具有不同的依赖关系,不同信息模型在语义层面需要一致表达方法。因此,本文重点研究复杂航天产品性能样机的分布式协同建模方法、协同仿真方法、协同仿真模型库的构建方法和协同仿真优化方法,并应用云计算等现代信息化综合集成技术,实现性能样机的分布式协同建模与仿真统一管理。主要体现在:(1)针对航天产品性能样机的定量描述和建模理论与技术尚不成熟等问题,系统性地提出了UMSLO(Unified-Modeling-Simulation-Library-Optimization)概念模型,并在UMSLO模型的基础上提出了四级性能样机的设计过程和协同建模方法。首先,在对性能样机协同设计仿真业务需求分析的基础上,结合本体建模方法,提出了一种基于本体元模型的性能样机协同概念建模方法。其次,根据所研究的基于本体的性能样机建模方法,给出了性能样机协同概念建模案例,并采用Protégé工具构建了性能样机的本体元模型库。最后,在分析性能样机协同建模流程的基础上,提出了一种基于对象Petri网的性能样机协同建模过程动态建模方法。给出了性能样机协同建模工作流模型的形式化定义以及协同概念建模、功能建模、仿真建模和优化建模设计单元的对象Petri网元模型。通过元模型输入输出接口动态描述性能样机协同建模与仿真过程。所构建的性能样机本体元模型库较好的解决了多学科产品模型的输出缺失和冗余信息的问题,可以显式地表达领域知识并促进不同领域之间概念的语义一致性,实现了UMSLO中的M子模型。(2)针对性能样机仿真系统中多领域元模型统一集成转换问题,在性能样机协同建模方法的基础上,提出了基于HLA(High Level Architecture)的数字性能样机协同仿真模型。首先,分析了领域本体元模型与联邦模型的映射方法。然后,对所构建的不同学科领域的本体元模型进行转换与集成,提出了本体元模型与HLA对象模型的转换方法。再次,在本体元模型集成方法的基础上,进一步实现了本体元模型与HLA对象模型的转换方法,通过本体元模型集成与转换案例分析了各学科领域本体概念匹配过程。最后,以所构建的性能样机模型为对象,将其六自由度元模型作为复杂系统的应用实例,进行超声速飞行器性能样机(Performance Digital Mock-Up of Hypersonic Vehicle,HV-PDMU)的建模,提出了HV-PDMU模型整体结构和HV-PDMU联邦仿真实现过程,并设计基于Pertri网的HLA仿真模型。所研究的模型减少了HLA仿真模型中冗余的数据传输、提高模型运行速度,解决了HLA仿真系统中多领域元模型统一集成转换问题,实现了UMSLO模型中的S子模型。(3)为了实现各学科仿真模型的有效积累和重用,运用数据库和元模型共享技术,建立可重用的仿真模型库,分析了性能样机协同仿真模型库的层次框架,划分为顶层系统仿真模型、领域主模型和元模型,并给出了性能样机协同仿真全生命周期数据共享技术,实现了UMSLO模型中的L子模型。(4)针对性能样机协同建模与仿真过程中的多学科耦合与多目标优化问题,引入混合软计算方法,提出了性能样机多学科协同仿真优化模型。首先,在分析了性能样机多学科协同设计与优化建模方法的基础上,构建了超声速飞行器性能样机不同学科之间的数据分析关系与耦合关系表达模型。然后,在多目标优化遗传算法和粒子群算法的基础上,提出了多目标粒子群遗传混合优化算法(Multi-objective Particle Swarm Optimization-Genetic Algorithm,MOPSOGA),在构建的性能样机模型和HV-PDMU模型的基础上,应用MOPSOGA算法,对性能样机气动推进一体化、外形气动一体化以及HLA仿真系统的可靠性指标分配进行了多目标优化设计。所提出的算法能够在设计候选解中求得Pareto优化解,较好的实现了性能样机多学科中的元模型性能目标综合优化与方案评价,实现了UMSLO中的O子模型。(5)针对性能样机全生命周期协同建模与仿真过程中管理系统综合集成性差的问题,构建了性能样机协同建模与仿真原型系统。首先,在分析系统总体结构设计的基础上,对建模任务管理功能需求、建模流程管理功能需求、模型设计管理功能需求、产品本体库管理功能需求、协同仿真管理功能需求和协同建模系统平台管理功能需求进行了分析与设计。然后,建立了原型系统的数据库概念模型和物理模型。所构建的平台较好地解决了性能样机全生命周期统一建模与仿真以及不同人员、不同工具、不同算法、不同描述语言下的耦合建模、联合仿真问题,实现了UMSLO中的U子模型。以上所提方法的有效性均通过winged-cone高超声速概念飞行器应用实例进行了验证。
张兰渝[4]2011年在《混合交通流下自行车流的混杂建模及研究》文中进行了进一步梳理我国城域交通拥堵的重要原因之一是道路上机动车、非机动车、行人各种交通流混合行驶。通过自行车流建模研究,建立符合自行车流特性的模型,对混合交通流微观仿真建模,以及城市交通管理、交通流组织、交通安全都有非常重要的意义。本文通过对自行车流特点的研究和分析,主要完成了自行车流的微观和中观建模、以及广义元胞自动机建模,取得如下研究成果：(1)结合实际自行车自由流的速度正态分布曲线和速度密度关系的叁角分布的基本特征,提出自行车的实际速度是理性速度和期望速度综合作用的观点,并确定其影响力关系式,将这一观点引入原有元胞自动机(CA)模型,建立符合实际情况的基于期望速度的自行车流CA微观模型。(2)根据自行车流的成群行驶的现象建立反映自行车群体行为的Group-Unit中观自行车模型,能够体现自行车群的合并分裂现象。并提出微中观模型切换方法,从而建立自行车流微中观混杂模型,使其满足不同层次的模型精度需求。(3)为了增加微观模型的可扩展性,提出全新的广义元胞自动机建模理论。该模型使用分层结构的模型框架,采用车辆决策矩阵的位置计算方法,将复杂的位置抉择问题转化为概率求取。以路段自行车流为例建立模型,对常规路段场景和堵塞场景分别进行仿真。(4)将车辆导航信息矩阵引入广义CA建模理论,建立广义CA的交叉口自行车流模型,对进口道的不同流量进行分析。(5)将平行异质元胞结构引入广义CA建模理论,建立广义CA混合交通流模型理论。以自行车与电动车的混合交通流为例建立模型,对混合比例和管理手段进行分析。
曾鸣[5]2010年在《基于Flexsim的港口仓储作业过程仿真及优化研究》文中研究表明近年来,随着我国国内贸易和国际贸易量的不断增加,物流产业在我国日渐繁荣。作为物流业的主要集散场所,水陆运输也因此得到了迅猛发展。但是,随着物流需求的不断扩大,港口目前的建设水平和运作方式已逐渐不能满足需要,同时港口仓储的一些问题也随之显现出来,比如：仓库的布局不合理、设备状况和作业效率不均衡、管理水平较低等等。因此,怎样在港口物流系统既有条件下提高其整体水平,就成为了当前解决问题的关键。仓储作为港口物流一个重要环节,它的合理高效与否对整个系统产生着直接影响。本文就以港口仓储作业系统为研究对象,对其作业过程进行深入研究。论文在系统工程基本理论与方法基础上,尝试将工作流建模技术与现代可视化仿真技术相结合,用叁维仿真方法模拟港口仓储物流系统的整个作业过程,并通过直观的仿真结果输出找到系统存在的薄弱环节予以优化。本文首先分析了港口仓储系统的组成、工艺、基本流程以及评价指标,为后面的优化研究奠定了基础。其次介绍了流程的定义、属性以及建模要求,并通过对业务流程几种常用的建模方法进行了综合比较,找出各种方法的优缺点及使用范围,最后采用基于工作流技术的建模方法,分别建立了港口仓储出入库作业的CIMFlow工作流过程模型。该模型是在活动网络图(FlowMark)基础上进行了改进而建立起来的较为完善的工作流模型。之后介绍了离散事件系统仿真的基本原理、仿真时钟的推进方法以及系统仿真算法,进一步建立了港口仓储作业过程的Flexsim系统仿真模型,设置模型运行的主要参数及仿真结果输出。最后将港口仓储作业过程仿真与优化方法应用于连云港中云物流园区综合库,该库为连云港新建物流园区的综合库,因此对它的评价与优化有十分重要的现实意义。通过对综合库实际作业情况的分析,建立了中云物流园区综合库仓储作业过程工作流模型以及Flexsim系统仿真模型,从多次的仿真运行结果中找到系统的薄弱环节,从而确定了系统的优化目标与方法,通过进一步的仿真完成了对该仓储系统的优化工作。这一实例分析不仅验证了模型的可行性,评价了优化方法的有效性,而且仿真的结果也为实际决策提供了一定的理论支持,对相关领域研究起到一定借鉴作用。
沈逢春[6]2012年在《基于广义元胞自动机的混合交通流建模研究》文中研究表明交通流的混合现象是当今我国城市交通的主要现状,也是今后长期存在的趋势。机动车、非机动车和行人各种交通流的混合行驶是导致道路拥堵的主要原因之一。交通建模能够对今后城市交通管理、城市交通规划、城市混合交通流模拟、交通安全都有非常重要和深远的意义。本文首先通过对混合交通流中各类交通对象的特性进行了研究和分析,提出了基于矩阵的广义元胞自动机交通流模型,并在此基础上结合了平行异质元胞模型,完成了混合交通流的路段和交叉口的建模,取得如下研究成果：(1)本文针对四种交通场景进行了大规模的视频拍摄和数据采集,并对这些场景所采集到的数据进行分析,具体研究了混合交通流中各种交通对象的微观行为和交通特性。(2)根据所提取的各种交通对象特性,建立了基于广义元胞自动机(CA)的单一交通流微观模型,并且提出了特征矩阵和决策概率矩阵。将一切对象的交通行为抽象化为数学概率的矩阵计算,大大降低了运算复杂度。(3)为了对复杂的混合交通流的冲突穿越行为进行复现,在单一交通流模型的基础上进行扩展,引入平行异质映射概念,实现一个在空间上和功能上均呈分布式的复杂系统,能够更好地反映混合交通流的实际情况。(4)分别建立了基于广义CA的路段和交叉口混合交通流模型,并针对原有模型和真实数据进行比较分析,验证模型的有效性。
闫良文[7]2009年在《基于信牌驱动模型的模型验证的分析与研究》文中进行了进一步梳理随着社会的进步和科技的发展,越来越多的企业对工作流管理系统的需求也日趋高涨,而目前为企业的业务过程提供流程建模、模型仿真与优化、管理和集成的工作流产品却少之又少。我们知道工作流管理系统中的一个核心问题就是要为待描述的流程定义提供一种流程描述通用性好、表现能力强和灵活性高的工作流模型,这也是构建可靠性高、重用性与交互性好的工作流管理系统的基础和关键。那么工作流模型建立之后怎么保证它的正确性和合理性运行呢?一般来说,对其语法正确性,可采用仿真来加以验证,通过分析研究仿真结果进而优化模型;而对其语义和结构的正确性,可以采用数学证明的方法来加以验证。但是由于实际模型的复杂性,至今还没有很好的解决方案有效的保证模型的正确性。本文主要针对模型建立之后,对其语法、语义及结构做出验证,从而保证模型在实际运行之前的正确性。主要的工作如下:(1)首先从工作流模型入手,逐步介绍了工作流管理系统、工作流参考模型等,在此基础上分析其不足之处,引入了基于Petri网的信牌驱动模型,并介绍了一些典型的工作流模型,还将信牌驱动模型与一些典型的工作流模型做了比较,显示出了其诸多优越性。(2)在详细研究、分析信牌驱动模型的基础上,本文对其语法、语义及结构提出了模型验证的方案:对其语法应按照模型约束规则直接进行验证;对其语义及结构的验证,给出了同步区算法和转换归约的验证方案。通过对模型验证的实施,有效的保证了模型的正确性。(3)另外,本文也介绍了模型解析的技术、解析技术的选择原则,还提出了新的解析方式——随机解析。
高保强[8]2010年在《交互式工作流仿真系统的设计与实现》文中研究指明工作流(WorkFlow)就是工作流程的计算模型。目前市场上的很多工作流产品不支持工作流模型的仿真。国家高技术研究发展计划(863计划)——“高可信软件生产工具及集成环境”中的子课题5“面向流程管理的软件生产线”的一个研究重点是流程仿真工具。本文在此课题背景下提出了交互式工作流仿真,设计并实现了该仿真系统。本文主要包含以下几个方面的内容：1.对工作流发展状况和工作流仿真现状进行了研究。概述了目前工作流产品的特点,对国内外的工作流仿真产品进行了详细分析。详细介绍了工作流仿真实现的叁种方式。2.介绍了工作流的基本概念及其模型的相关原理,其中重点介绍了基于Petri网的扩展信牌驱动的工作流模型。3.当前的工作流仿真系统只是对工作流模型进行语义层次的验证(动态仿真)。本文提出的工作流仿真系统是将工作流模型的语法层次的验证(模型静态检查)和模型语义层次的验证(模型动态仿真)无缝的结合起来,从而使整个仿真系统具有更高的可信度。用户根据具体的业务手动输入全局变量的值(相关数据)。事件生成器根据这组数据生成事件从而驱动流程向下流转。用户输入值的界面就是用户和系统交互的主界面,该界面向用户实时的反馈信息,从而达到了很好的交互效果。4.依据本文提出交互式工作流仿真系统的原理及相关技术,设计并实现了B／S结构的交互式工作流仿真系统。
杨春辉[9]2008年在《基于CPN的面向任务指挥控制组织建模、仿真及优化方法研究》文中研究说明信息化条件下的联合作战对指挥控制组织提出了更高的要求,而现有的指挥控制体制是工业时代的产物。我军虽然在信息化建设中取得了一定的成果,但指挥控制组织的设置、运行上仍然还缺乏灵活性,无法适应复杂多变的信息化条件下的联合作战需求。目前针对这一问题已经提出了许多的指挥控制组织设计方法,而这些方法各有特点,也存在不足。如何迅速高效的分析评价所设计的指挥控制组织方案与使命环境之间的匹配程度并从中择优应用,是一个需要解决的问题。此外,当前的各种设计方法大都基于静态的使命环境进行设计,在动态变化的环境下具有很大的脆性,研究指挥控制组织在动态环境中的应对策略也是一个重要课题。针对指挥控制组织研究中的上述问题,本文提出面向任务指挥控制组织(TaskOriented Command and Control Organization,TOC2O)的概念,研究基于CPN建立TOC2O仿真模型的方法,分别从无使命环境、静态使命环境、动态使命环境叁个角度对TOC2O进行建模,结合具体案例进行仿真分析TOC2O方案与使命环境之间的匹配关系,为TOC2O的设计方法、方案比较提供支持,研究动态使命环境下TOC2O的鲁棒性和适应性优化模型和算法,通过案例对算法进行验证。本文的主要工作和创新之处体现在以下几个方面:(1)提出了TOC2O的概念体系和仿真建模框架提出了TOC2O的概念,将TOC2O看成由使命任务、指挥控制资源和决策者叁类实体构成的系统。分析了TOC2O的构建过程,对比了它与虚拟企业之间的异同点。通过分析使命任务、指挥控制资源和决策者之间的交互关系,建立了多层次的描述模型。结合面向对象思想和Petri网建模方法,采用UML的类图、顺序图和状态图建模,建立了TOC2O的仿真框架。(2)基于信息处理的观点研究了无使命环境条件下TOC2O结构性能在没有具体的使命环境条件下,TOC2O的组织结构成为主要的研究对象。依据计算数学组织理论思想中信息处理的观点,论文应用指挥控制组织中信息传递速度和质量这两个指标来分析指挥控制组织自身的尺度参数和性能指标。定义了指挥控制组织的时间延迟,应用已经建立的TOC2O模型,研究了基于网络信息熵的时间延迟模型;建立指挥控制组织结构的仿真模型,对比分析了不同指挥控制组织结构中的信息失真。(3)研究了建立无结构变化的TOC2O的CPN仿真模型方法,并研究了TOC2O与使命环境之间的匹配关系基于UML模型的仿真建模框架,研究了TOC2O的CPN仿真模型的构建方法。在CPN中引入模型变量,将TOC2O的各种设计参数以托肯的形式描述:引入控制变量,描述各种复杂的TOC2O的操作,保证了TOC2O的CPN仿真模型结构不会随着TOC2O的变化而发生变化,实现仿真模型的稳定性和建模过程的高效性。论文用具体案例建立了静态使命环境下不同方法获得的多个TOC2O方案的CPN仿真模型,通过仿真运行,从仿真时间、决策者负载、通信量与协调量等性能匹配参数对比分析了这些方案,实现了TOC2O与使命环境之间的匹配关系的度量。(4)建立了动态使命环境下TOC2O的鲁棒性、适应性优化模型,提出了相应的求解算法动态使命环境下,使命参数具有不确定性,使命环境动态变化的情况下TOC2O的CPN模型的仿真结果说明了进行优化设计的必要性。将使命任务动态变化的序列看成是一个个概率事件,建立鲁棒性优化数学模型,使TOC2O以较大的概率满足使命的需求。提出了求解鲁棒性优化模型的分组遗传算法。分析了动态使命环境下TOC2O的性能代价和结构变形代价,提出了适应性优化的目标是最小化性能代价和结构变形代价的加权和。研究了采用CPN仿真与动态窗口蚁群优化算法相结合的两阶段方法进行适应性优化设计的过程。案例对比分析验证了鲁棒性优化、适应性优化算法的准确性和效率。
参考文献：
[1]. 工作流模型仿真及验证技术研究[D]. 邹宇. 南京航空航天大学. 2003
[2]. 工作流模型性能分析与形式化验证：一种基于扩展Petri网的方法[D]. 金鑫. 国防科学技术大学. 2006
[3]. 航天产品性能样机分布式协同建模与仿真技术研究[D]. 张峰. 西北工业大学. 2015
[4]. 混合交通流下自行车流的混杂建模及研究[D]. 张兰渝. 浙江大学. 2011
[5]. 基于Flexsim的港口仓储作业过程仿真及优化研究[D]. 曾鸣. 北京交通大学. 2010
[6]. 基于广义元胞自动机的混合交通流建模研究[D]. 沈逢春. 浙江大学. 2012
[7]. 基于信牌驱动模型的模型验证的分析与研究[D]. 闫良文. 西北大学. 2009
[8]. 交互式工作流仿真系统的设计与实现[D]. 高保强. 西北大学. 2010
[9]. 基于CPN的面向任务指挥控制组织建模、仿真及优化方法研究[D]. 杨春辉. 国防科学技术大学. 2008
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