Разработка программного комплекса на базе нечетких сетей Петри

РАЗРАБОТКА ПРОГОРАММНОГО КОМПЛЕКСА НА БАЗЕ НЕЧЕТКИХ СЕТЕЙ ПЕТРИ

, научный руководитель, канд. тех. наук, доцент

Вологодский государственный технический университет

г. Вологда

В настоящее время наблюдается активное развитие компьютерных сетей, которое сопровождается непрерывной сменой сетевых технологий. Исследования в области сетевого моделирования способны предложить универсальные, быстрые методы анализа компьютерных сетей.

Преимуществом имитационных моделей является возможность подмены процесса смены событий в исследуемой системе в реальном масштабе времени на ускоренный процесс смены событий в темпе работы программы. В результате за несколько минут можно воспроизвести работу сети в течение нескольких дней, что дает возможность оценить работу сети в широком диапазоне варьируемых параметров.

Основная задача работы состояла в разработке программного комплекса для моделирования многоагентных систем на базе нечетких сетей Петри, то есть необходимо было спроектировать и реализовать механизмы работы системы с нечетко заданными параметрами.

Рис. 1 – функциональная схема программного комплекса

В ходе работы была разработана структура программного комплекса (рис.1). В главном модуле предлагается сделать выбор, каким способом будет создаваться модель для исследования – можно выбрать графический редактор, в котором непосредственно нарисовать модель, задать параметры и затем перейти к моделированию; или выбрать моделирование сети, где структуру модели и ее параметры задаются с помощью векторов и матриц

Исходя из правил функционирования сетей Петри и наличия таких объектов сети, как позиция, переход и метка, можно предложить следующее: так как сеть будет моделироваться динамически, т. е. все процессы в ней будут протекать во времени, то метки будут делиться на активные (выдержали время задержки в позиции) и пассивные (еще не выдержали время задержки). Если в данной позиции нет времени задержки, то все метки, поступающие в нее, автоматически становятся активными.

Далее были определены основные алгоритмы, в соответствии с которыми будет работать наша программа (рис.2).

Если наступает возможность срабатывания какого-либо перехода (например, сразу после его "сна"), то нужно проверить все условия для этого. Проверяются на наличие меток все позиции, которые являются входными для данного перехода. Количество меток в каждой из них должно быть не меньше количества дуг (или веса дуги), соединяющих данную позицию с данным переходом. Потребуется для каждой выходной позиции перехода проверять количество меток (пассивных и активных) в ней, чтобы не произошло переполнение емкости позиции, так как в программе задается максимальная емкость позиции. Необходимо проверять параметры меток на пороговое значение перехода. Также потребуется проверять наличие ингибиторных дуг, которые могут соединять данный переход с позициями. Для переходов, у которых имеются общие входные позиции, необходимо предусмотреть приоритет срабатывания.

Рассмотрим теперь, к каким изменениям в модели ведет соблюдение всех условий для срабатывания перехода. Как уже выяснилось раньше, при срабатывании переходов они посылают метки из одной позиции в другую, причем эти метки должны быть активными. Таким образом, для каждой входной позиции вызывается процедура изъятия меток, а для каждой выходной позиции вызывается процедура пополнения меток. Причем при пополнении позиции новыми метками, необходим пересчет параметров по функции принадлежности, поэтому вызывается соответствующая процедура.

Сразу же после срабатывания перехода может измениться его состояние, и переход впадает в так называемое время «сна». После истечения этого времени появляется одно из обязательных условий срабатывания этого перехода.

Рис. 2 – блок-схемы алгоритмов

Рассмотрим процедуру передачи данных с графического редактора в окно моделирования. Сначала для каждой вершины графа в зависимости от того, позиция это или переход, устанавливаются соответствующие параметры. Далее для новой формы устанавливаются размеры векторов и матриц. Если нарисованная сеть пуста, открываем пустую модель. Если же нет, то для каждой позиции или перехода считываются свои параметры. Далее необходимо задать необходимые данные для перехода к форме моделирования. Для каждой вершины графа, в зависимости от того, позиция это или переход, устанавливаются свои данные для отображения в форме моделирования.

Таким образом, мы определили основные алгоритмы работы программного комплекса.

В дальнейшем предполагаются следующие функциональные изменения в работе программного комплекса:

- увеличение количества входных параметров меток;

- создание статистики параметров метки, таких как TTL (время жизни метки) и др., вывод статистических данных в удобном для пользователя виде;

- задание нечеткости с помощью треугольных и трапецидальних нечетких интервалов;

- возможность печати всех графических и табличных данных.

Литература

1.  Котов, Петри / . - М.: Наука, 19с.

2.  Питерсон, Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем / Дж. Питерсон. - М.: Мир, 19с.

3.  Советов, систем: Учебник для вузов по спец. “Автоматизированные системы управления” / , . - М.: Высш. шк., 198, ил.

4.  , , Любителев функционирования коммутатора на основе нечетких сетей Петри /Автоматизация и энергоснабжение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования: Материалы седьмой международной научно-технической конференции. – Вологда: ВоГТУ, 2012. – 318-322с.