Базовые концепции структуризации и формализации имитационных систем - Динамика сетей Петри

Динамика поведения моделируемой системы отражается в функционировании сети в виде совокупности действий, называемых срабатыванием переходов.

Динамика сетей Петри обусловлена соглашениями относительно правил срабатывания переходов. Действующие в сетях Петри соглашения о правилах выполнения переходов выражают логические взаимосвязи между условиями и событиями в моделируемой системе. Переход может сработать (срабатывание перехода), если выполнены все условия реализации соответствующего события. Последовательная реализация событий в системе отображается в сети в виде последовательного срабатывания ее переходов.

Механизм маркировки позиций. Изменение состояния сети связано с механизмом изменения маркировок позиций. Начальное состояние сети Петри задается с помощью маркировки ее позиций. Маркировка сети (разметка позиции-места) заключается в присвоении позициям числовых значений (меток, маркеров, фишек). Метки представляют собой набор атрибутов (числа, переменные). Например, начальную разметку можно записать в виде вектора М₀ (p) = (00000110100), где 1- соответствует условиям, которые должны быть выполнены.

Когда емкости позиций невелики, в качестве меток на графических изображениях сетей Петри используют не числа, а фишки, маркеры. Выполнение условия изображается разметкой (маркировкой) соответ­ствующего места, а именно помещением числа n или n- фишек (маркеров) в эту позицию. Изменение состояния сети связано с изменением маркировок позиций, в этом случае выполняется возбужденный переход, т.е. переход с ненулевыми метками. Переход может сработать, если выполнены все условия реализации соответствующего события. Для этого задаются специальные правила или процедуры перехода. На рис. 4.4.5 (а, б, в) демонстрируется, как в сетях Петри реализуется механизм маркировки.

Таким образом, срабатывание перехода – это неделимое действие, изменяющее разметку: из каждого входного места (позиции) изымается по одной фишке, а в каждое выходное место (позицию) добавляется по одной фишке. Тем самым реализация события, изображенного переходом, изменяет состояние связанных с ним условий (уменьшается емкость до-условий, увеличивается емкость постусловий).

Применяются следующие правила изменения маркировок:

-           выполняется только возбужденный переход, т.е. такой переход, во всех входных позициях которого имеются ненулевые метки;

-           срабатывание перехода может наступить через любой конечный промежуток времени после его возбуждения;

-           если в некотором состоянии сети возбужденным оказывается сразу не-

Рис. 4.4.5. Реализация механизма маркировки в сетях Петри

сколько переходов, то всегда выполняется только какой-то один (любой) из них;

-           в результате срабатывания перехода метки в каждой позиции перехода уменьшаются на единицу, а метки во всех его выходных позициях увеличиваются на единицу;

-           выполнение перехода – неделимый акт, изменение разметки входных и выходных позиций перехода при его выполнении осуществляется мгновенно.

Всякому возможному варианту выполнения сети будет отвечать определенная     последовательность     срабатываний     переходов     и последовательность получающих после каждого очередного срабатывания маркировок вида:.

Сети Петри формализуют понятие абстрактной асинхронной системы динамической структуры из событий и условий. В сетях Петри не моделируется ход времени, события упорядочиваются по отношению “Выполняется после”.