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混杂系统是同时包含离散逻辑变量和连续动态变量的复杂系统。随着系统复杂化程度的不断深化,对混杂系统的研究逐渐受到计算机和控制领域的学者关注。Petri网作为层次化的结构模型既有直观的图形表示,又有深厚的数学基础,同时还具备很强的模拟能力和丰富的分析方法。Petri网技术可以用来设计、分析验证和优化控制系统,作为一种较为成熟的系统建模与分析工具,在众多领域中已得到广泛应用。LabVIEW是一种使用“G”语言编程的软件环境,带有大量的内置功能和接口设备,可将仿真模型无缝式下载到实施目标中,实现模型系统与物理系统的直接部署。LabVIEW作为分析混杂系统模型的仿真工具,对研究系统模型的实施部署具有重要意义。
论文首先介绍混杂系统,并对其主要建模方法及模型特点进行了分析,针对混杂系统模型的仿真分析方法做了研究。引入混合Petri网概念和仿真Petri网模型软件-LabVIEW,并且研究了Petri节点与Ⅵ模块的共同点,同时提出Petri网Ⅳ节点的设计方法;其次,针对离散Petri网,对C/E系统、P/T系统和自控网系统的Petri网模型及各类Pelri网Ⅵ节点的进行了设计与仿真;针对连续Petri网的节点特性,设计并仿真连续Petri网的Ⅳ节点,并引入了时钟推进机制,在整个系统模型中实现离散Petri网Ⅳ节点与连续Petri网Ⅵ节点的交替进行。最后以制造系统的加工单元为例,建立混合Petri网模型,使用LabVIEW仿真方法分析了系统的动态特性,并对得出的仿真结果进行分析,通过参数调整选出系统的最佳方案。
论文为混杂系统的Petri网模型的仿真方法提供了一个新的方法。在研究混杂系统的行为特性时,计算机可以动态仿真Petri网模型并分析和验证仿真成果。经过对原型系统的软件仿真运行调试,可分析系统运行的稳定性和可靠性。