Матричные уравнения
Второй подход к анализу сетей Петри основан на матричном представлении сетей Петри. Альтернативным по отношению к определению сети Петри в виде (Р, Т, I, О) является определение двух матриц D – и D + , представляющих входную и выходную функции. Каждая матрица имеет m строк (по одной на переход) и n столбцов (по одному на позицию). Определим D – [j, i] = #(pi, I(tj)), a D + [j, i] = #(pi, O(tj)). D – определяет входы в переходы, D + – выходы.
Матричная форма определения сети Петри (Р, Т, D – , D + ) эквивалентна стандартной форме, используемой нами, но позволяет дать определения в терминах векторов и матриц. Пусть e[j] – m-вектор, содержащий нули везде, за исключением j-й компоненты. Переход tj представляется m-вектором-строкой е[j].
Теперь переход tj в маркировке μ разрешен, если μ ≥ e[j] · D – , а результат запуска перехода tj в маркировке μ записывается как
где D = D + – D – – составная матрица изменений.
Вектор f(σ) = e[j1] · D + e[j2] · D + … + e[jk] называется вектором запусков последовательности tj1 tj2 . tjk . Тогда i-й элемент вектора f(σ), f(σ)i – это число запусков перехода ti в последовательности tj1 tj2 . tjk . Вектор запусков, следовательно, является вектором с неотрицательными целыми компонентами. (Вектор f(σ) – это отображение Пaрихa последовательности .)
Покажем полезность матричного подхода к сетям Петри решением задачи сохранения: является ли данная маркированная сеть Петри сохраняющей? Для того чтобы показать сохранение, необходимо найти (ненулевой) вектор взвешивания, для которого взвешенная сумма по всем достижимым маркировкам постоянна. Пусть w – n 1 – вектор-столбец. Тогда, если μ – начальная маркировка, а μ’ – произвольная достижимая маркировка, необходимо, чтобы μ · w = μ’ · w. Теперь, поскольку μ’ достижима, существует последовательность запусков переходов σ, которая переводит сеть из μ в μ’. Поэтому
Поскольку это должно быть верно для всех f(σ), имеем D · w = 0.
Таким образом, сеть Петри является сохраняющей тогда и только тогда, когда существует такой положительный вектор w, что D · w = 0. Это обеспечивает простой алгоритм проверки сохранения, а также позволяет получать вектор взвешивания w.
С помощью матричного подхода можно решить и проблему достижимости. Предположим, что маркировка μ’ достижима из маркировки μ. Тогда существует последовательность (возможно, пустая) запусков переходов σ, которая приводит из μ к μ’. Это означает, что f(σ) является неотрицательным целым решением следующего матричного уравнения для х:
Следовательно, если μ’ достижима из μ, тогда уравнение (*) имеет решение в неотрицательных целых; если уравнение (*) не имеет решения, тогда μ’ недостижима из μ.
ПРИМЕР: Рассмотрим маркированную сеть Петри на рис. 3.17.
Рис. 3.16. Маркированная сеть Петри Рис. 3.17. Сеть Петри
Матрицы D – , D + и D имеют вид:
, , .
В начальной маркировке μ = (1, 0, 1, 0) переход t3 разрешен и приводит к маркировке μ’, где
μ’ = (1, 0, 1, 0) + (0, 0, 1) · = (1, 0, 1, 0) + (0, 0, –1, 1) = (1, 0, 0, 1).
Последовательность σ = t3t2t3t2t1 представляется вектором запусков f(σ) = (1, 2, 2) и получает маркировку μ’:
= (1, 0, 1, 0) + (1, 2, 2) · = (1, 0, 1, 0) + (0, 3, –1, 0) = (1, 3, 0, 0).
Для определения того, является ли маркировка (1, 8, 0, 1) достижимой из маркировки (1, 0, 1, 0), имеем уравнение
(1, 8, 0, 1) = (1,0, 1, 0) + х · , (0, 8, –1, 1) = х · ,
Можно показать, что маркировка (1, 7, 0, 1) недостижима из маркировки (1, 0, 1, 0), поскольку матричное уравнение
(1, 7, 0, 1) = (1,0, 1, 0) + х · , (0, 7, –1, 1) = х ·
не имеет решения.
Упражнения
1. Построить матрицы D – , D + и D сети Петри с рис.3.6, рис.3.11, рис. 3.13.
2. Для сети Петри с рис.3.6 определить вектор запусков последовательности t1t1t1t2t3t3 и определить по формуле соответствующую маркировку μ’.
4. Для сети Петри из упражнения 3 с начальной маркировкой μ = (5, 0, 10) проверить по формуле достижимость маркировок μ’ = (0, 5, 5), μ» = (1, 1, 1).
Матричное представление сетей Петри.
Читайте также:
|
,
Матрица входов для данной сети (для уяснения правил формирования запишем в виде таблицы)
D= — составная матрица изменений.
Разрешенный переход при матричном представлении моделируется единичным вектором длиной m (по количеству переходов), причем 1 (единица) стоит на месте (номере), совпадающем по номеру с номером разрешенного перехода, а все другие компоненты равны нулю. Т.е. — вектор, содержащий нули везде, за исключением j-того компонента.
Разрешенность перехода определяется следующим образом. Переход tj при начальной маркировке разрешен, если .
Результат запуска перехода tj при начальной маркировке записывается как
Последовательность запусков переходов задается величиной , равной, например, . Данной последовательности соответствует вектор запусков переходов , который является вектором с неотрицательными целыми компонентами, каждый из которых показывает, сколько раз запущен соответствующий переход (первый –два, второй – один, третий – ни разу, четвертый – один раз).
При известной последовательности запусков переходов новая маркировка определяется очень просто. Вначале формируется вектор , затем новая маркировка по зависимости
Таким образом, при любой длине последовательности новая маркировка может быть рассчитана за одно действие — умножения матрицы на вектор.
Дата добавления: 2014-12-15 ; просмотров: 143 | Нарушение авторских прав
Курсовая работа: Использование сетей Петри в математическом моделировании
Название: Использование сетей Петри в математическом моделировании Раздел: Рефераты по информатике, программированию Тип: курсовая работа Добавлен 06:05:46 17 ноября 2009 Похожие работы Просмотров: 3124 Комментариев: 20 Оценило: 4 человек Средний балл: 4.8 Оценка: неизвестно Скачать | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | ||
H = | t1 | 0 | 0 | 1 | 2 | 0 |
t2 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
t3 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
t4 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | |
t1 | t2 | t3 | t4 | |||
F = | P1 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
P2 | 1 | 0 | 0 | 0 | ||
P3 | 0 | 1 | 0 | 0 | ||
P4 | 0 | 0 | 1 | 0 | ||
P5 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Фрагмент графа достижимости для сети Петри приведен на рис3.
[6]
§4. Построение динамической модели на основе сети Петри
1. Проверка синтаксиса функциональной модели и вывод динамической модели.
Динамическая модель строится на основании функциональной модели и синтезируется пакетом Design/IDEF автоматически во время проверки синтаксиса функциональной модели. Для того, чтобы проверка стала возможной, необходимо разрешить эмуляцию CPN-моделей. Это делается путем установки метки CPN в окне Edit-Set Options-Methodology-Simulations. После установки метки в строке меню главного окна появляется новое меню CPN.
Для проверки синтаксиса необходимо вызвать команду «Check CPN Syntax» в данном меню и в появившемся окне указать параметры проверки. По окончании проверки появляется окно с отчетом, где указываются ошибки (если есть), а на функциональной модели появляются элементы сети Петри.
2. Краткие теоретические сведения о сетях Петри.
Сети Петри являются мощным инструментом исследования моделируемых систем благодаря их возможности описания многих классов дискретных, асинхронных, параллельных, распределенных, недетерминированных систем, благодаря наглядности представления их работы, развитому математическому и программному аппарату анализа.
Она представляет собой разновидность ориентированного графа, включающего в себя вершины двух типов: позиции и переходы. Позиции символизируют состояния и обозначаются как pi, а переходы обозначают собой действия (переходы из одного состояния в другое) и обозначаются как tj. Позиции и переходы соединены направленными дугами fk, каждая из которых имеет свой вес wk. Дуги также можно разделить на два типа: дуги, направленные от позиции к переходам, (p-t) и дуги, направленные от переходов к позициям (t-p). Исходя из этого, сеть Петри может быть формально представлена как совокупность множеств:
где P =
T =
F = (Fp-t, Ft-p) — множество дуг сети:
Fp-t = (pґt), Ft-p = (tґp) — множества дуг, ведущих соответственно от переходов к по-зициям и от позиций к переходам.
W =
Каждая позиция может быть маркирована, т.е. содержать некоторое число фишек. Если обозначить числа фишек, находящихся в i-й позиции pi, как mi, то маркировка всей сети: M =
PN = (N, M0), где М0 — начальная маркировка сети.
3. Отладка динамической модели.
Если в результате проверки синтаксиса функциональной модели были обнаружены ошибки, то их список будет выведен в окне отчета. В процессе устранения ошибок удобно переходить от одной ошибки к другой с помощью команды «Next Reference»/»Previous Ref-erence» меню Select. Все ошибки показываются выделением.
4. Надписывание позиций.
Для надписывания какой-либо позиции сети Петри необходимо сначала создать метку (команда Create Label), затем ее выделить и вызвать команду «Place Name» меню CPN. После этого достаточно указать надписываемый объект.
5. Надписывание переходов.
Роль переходов сети Петри играют функциональные блоки. По умолчанию в качестве имени перехода используется название блока. Однако, имеется возможность дать ему другое имя. Надписывание перехода производится так же, как и надписывание позиции.
После того, как переход подписан в левом нижнем углу блока появляется квадрат, который подтверждает, что блок подписан.
Аналогичным образом устанавливаются для перехода защита, кодовый сегмент и задержка.
Защита запрещает переход в соответствии с условиями на переменные, указанные в выражениях смежных дуг. Для ее установки требуется создать метку, содержащую выражение для защиты, затем командой «Guard» меню CPN она привязывается к переходу.
Кодовый сегмент определяет сегмент в коде Standard ML, который выполняется в эмуляторе Design/CPN всякий раз, когда будет срабатывать переход.
Задержка определяет время, которое характеризует продолжительность срабатывания перехода.
6. Надписывание дуг.
Каждая дуга может иметь свое имя и выражение, которые задаются как присоединяемые метки.
Для указания имени дуги необходимо создать новую метку, затем вызвать команду «Place Name» меню CPN и указать на маленький невидимый квадратик, принадлежащий функциональному блоку и расположенный в месте соединения блока и дуги.
Выражение дуги характеризует мультинабор фишек, которые двигаются по дуге при любом срабатывании перехода, являющегося входным для дуги. Присоединение осуществляется аналогично вызовом пункта «Arc Expression» меню CPN.
7. Удаление и скрытие динамической модели.
§5. Применение сетевых моделей для описания параллельных процессов
При анализе сети Петри основное внимание уделяется, как правило, трем направлениям.
Проблема достижимости. В сети Петри с начальной разметкой М0 требуется определить, достижима ли принципиально некоторая разметка М’ из М0. С точки зрения исследования моделируемой системы, эта проблема интерпретируется как проблема достижимости (реализуемости) некоторого состояния системы.
Оценка живости переходов сети. Под живостью перехода понимают возможность его срабатывания в данной сети при начальной разметке М0. Анализ модели на свойство живости позволяет выявить невозможные состояния в моделируемой системе (например, неисполняемые ветви в программе).
Оценка безопасности сети. Безопасной является такая сеть Петри, в которой ни при каких условиях не может появиться более одной метки в каждой из позиций. Для исследуемой системы это означает возможность функционирования ее в стационарном режиме. На основе анализа данного свойства могут быть определены требования к буферным накопителям в системе.
Итак, достоинства сетей Петри заключаются в следующем:
позволяют моделировать ПП всех возможных типов с учетом возможных конфликтов между ними;
обладают наглядностью и обеспечивают возможность автоматизированного анализа;
позволяют переходить от одного уровня детализации описания системы к другому (за счет раскрытия/закрытия переходов).
Вместе с тем, сети Петри имеют ряд недостатков, ограничивающих их возможности. Основной из них — время срабатывания перехода считается равным нулю, что не позволяет исследовать с помощью сетей Петри временные характеристики моделируемых систем. [8]
Е — сети. В результате развития аппарата сетей Петри был разработан ряд расширений. Одно из наиболее мощных — так называемые Е-сети (evaluation — «вычисления», «оценка») — «оценочные сети». В отличие от сетей Петри, в Е-сетях:
имеются несколько типов вершин-позиций: простые позиции, позиции-очереди, разрешающие позиции;
фишки (метки) могут снабжаться набором признаков (атрибутов);
с каждым переходом может быть связана ненулевая задержка и функция преобразования атрибутов фишек;
введены дополнительные виды вершин-переходов;
в любую позицию может входить не более одной дуги и выходить также не более одной.
В связи с этим любой переход может быть описан тройкой параметров:
Здесь S — тип перехода, t (dj) — функция задержки, отражающая длительность срабатывания перехода, р (dj) — функция преобразования атрибутов меток. Еще одно важное отличие Е-сетей от сетей Петри состоит в том, что метки интерпретируются как транзакты, перемещающиеся по сети, а вершины-переходы трактуются как устройства, выполняющие ту или иную обработку транзактов. Следствием такого подхода является требование: ни одна вершина-позиция Е-сети не может содержать более одной метки (то есть, любая Е-сеть изначально является безопасной). Базовые переходы Е-сети описаны ниже.
Т-переход («исполнение», «простой переход»). Его графическое представление аналогично представлению вершины-перехода сети Петри (рис.4, слева). Переход срабатывает при наличии метки во входной позиции и отсутствии ее в выходной позиции. Формально это можно записать так:
Т-переход позволяет отразить в модели занятость некоторого устройства (подсистемы) в течение некоторого времени, определяемого параметром t (d). F-nepexod («разветвление»). Графическое представление приведено на рис.4 в центре. Срабатывает при тех же условиях, что и Т-переход:
С содержательной точки зрения, F-переход отображает разветвление потока информации (транзактов) в системе.
Рис.4. Графическое представление переходов Е-сети — Т-переход (слева), F-переход (в центре), J-переход (справа) J-переход («объединение»). Графическое обозначение показано на рис.4 справа. Переход срабатывает при наличии меток в обеих входных позициях и отсутствии метки в выходной позиции: (1,1; 0) | — (0,0;1)
Он моделирует объединение потоков или наличие нескольких условий, определяющих некоторое событие.
Х-переход («переключатель»). По сравнению с тремя предыдущими типами переходов, он содержит дополнительную управляющую («разрешающую») позицию, которая графически обозначается обычно либо квадратиком, либо шестиугольником (рис.5, слева). Рис.5. Графическое представление переходов Е-сети, имеющих разрешающую позицию — Х-переход.
Рис.5. Графическое представление переходов Е-сети, имеющих разрешающую позицию — Х-переход (слева), Y-переход (справа)
Логика его срабатывания задается следующими соотношениями:
Х-переход изменяет направление потока информации (транзактов). В общем случае разрешающая процедура может быть сколь угодно сложной, но сущность ее работы заключается в проверке выполнения условий разветвления потока (с точки зрения программиста, разрешающая позиция аналогична условной инструкции типа if).
Y-переход («выбор», «приоритетный выбор»). Этот переход также содержит разрешающую позицию (рис.5, справа). Логика срабатывания Y-перехода:
Y-переход отражает приоритетность одних потоков информации (транзактов) по сравнению с другими. При этом разрешающая процедура может быть определена различным образом: как операция сравнения фиксированных приоритетов меток; как функция от атрибутов меток (например, чем меньше время обслуживания, тем выше приоритет). В некотором смысле он работает аналогично инструкции выбора типа case. [12]
Еще раз подчеркнем, что в Е-сети все переходы обладают свойством безопасности. Это означает, что в выходных позициях (которые, в свою очередь, могут быть входными для следующего перехода) никогда не может быть более одной метки. Вместе с тем, в Е-сетях существуют понятия макроперехода имакропозиции, которые позволяют отображать в модели процессы накопления обслуживаемых транзактов в тех или иных узлах системы, а также расширить логические возможности Е-сетей.
Рассмотрим некоторые из них.
Макропозиция очередьпредставляет собой линейную композицию Т-переходов; суммарное количество выходных вершин-позиций определяет «емкость» очереди. Макропозиция генераторпозволяет представлять в сети источник меток (транзактов).
Если необходимо задать закон формирования меток, то «генератор» может быть дополнен разрешающей позицией.
Поскольку в Е-сети нельзя «накапливать» метки, то вводится макропозиция поглощения (или аккумулятор).
В целях повышения компактности и наглядности Е-сети для обозначения макропозиций используют специальные символы:
Аналогичным образом, путем композиции N однотипных переходов могут быть получены макропереходы всех типов: XN, YN, JN.
Рассмотренные особенности Е-сетей существенно расширяют их возможности для моделирования дискретных систем вообще и параллельных процессов в частности. Ниже приведен пример описания в виде Е-сети мультипрограммной вычислительной системы (Рис.6). Обработка поступающих заданий организована в ней по принципу квантования времени: каждому заданию выделяется равный отрезок (квант) процессорного времени; если задание выполнено, то оно покидает систему, если же времени оказалось недостаточно, то задание встает в очередь и ждет повторного выделения кванта времени.
Рис.6. Пример описания вычислительной системы в виде Е-сети
На рисунке использованы следующие обозначения:
d1 — постановка задания в очередь;
d2 — выполнение задания в течение одного кванта времени;
d3 — анализ степени завершенности задания.
Помимо очевидных достоинств Е-сетей, проявленное к ним внимание объясняется еще и тем, что технология моделирования систем в виде Е-сетей весьма эффективно реализуется с помощью инструмента S1MULINK, входящего в состав пакета MATLAB. [10]
§6. Моделирование процесса обучения с помощью вложенных сетей Петри
Вложенные сети Петри (NestedPetriNets- NPN) — один из современных инструментов моделирования и исследования параллельно работающих систем, обладающих определенной независимостью и собственной активностью. Эти черты делают привлекательным их использование при моделировании учебного процесса, проводимого группой обучаемых как в традиционном учебном процессе, так и при интерактивном компьютерном обучении. В данной работе впервые предлагается двухуровневая модель обучения, состоящая из центральной системы и набора систем-сателлитов, моделирующих индивидуальное поведение учащихся.
Интерактивное, т.е. в значительной мере самостоятельное обучение с использованием современных информационных технологий одно из важнейших направлений совершенствования системы образования, в том числе я в России. Быстрое развитие телекоммуникаций, и в особенности сети Интернет создало технологическую основу для обмена информацией между организациями и отдельными лицами, вне зависимости от их социального статуса, государственной принадлежности, географического положения, и явилось мощным стимулом развития дистанционного образования.
В настоящее время, несмотря на значительные успехи интерактивного обучения, существует немало нерешенных проблем. К ним мы в первую очередь относим разработку инженерных методов создания систем компьютерного обучения как своеобразных информационных систем с использованием современных методологий и технологий разработки, в частности, САSЕ — технологий. Кроме того, актуально создание методов априорной оценки дидактических и эксплуатационных характеристик разрабатываемых обучающих систем. Решение указанных проблем предполагает наличие моделей, адекватно описывающих все стороны процесса обучения — функциональных, информационных, динамических. Для описания динамики процесса обучения были предложены модели, основанные на формализме сетей Петри и на тесно связанной с ним теории цепей Маркова. Однако предложенные ранее модели описывали только взаимодействие отдельного учащегося с обучающей системой. В то же время в современном образовании важную роль играет умение учащихся работать в коллективе, взаимодействовать при выполнении проектов. Один из возможных путей к моделированию процессов коллективной работы учащихся связан, на наш взгляд, с применением сравнительно нового класса сетевых моделей — вложенных сетей Петри.
Данная работа посвящена изложению основных принципов моделирования распределенных систем с помощью указанного формализма. В первой части работы приведены краткие сведения по теории таких сетей. Во второй части предложена простая модель взаимодействия учащегося с обучающей системой и другими учащимися.
Вложенные сети Петри.
Рассмотрим расширение сетей Петри, которое оказывается полезным при моделирования учебного процесса. Речь идет о так называемых вложенных сетях Петри (NestedPetriNets- NPN).
Появление указанной разновидности сетей Петри связано с желанием исследователей иметь инструмент для адекватного и удобного представления систем со сложной иерархической и мультиагентной структурой.
Вложенные сети Петри представляют собой расширение стандартного формализма сетей Петри, в котором фишки, представляющие локальные ресурсы в позициях системной сети, сами могут быть сложными объектами с сетевой структурой и моделироваться сетями Петри нижнего уровня — их мы будем называть сателлитными сетями.
Структурно такая сеть состоит из системной сети SN и набором сетей-фишек (сателлитов) ЕNi , i= 1,…, n. При этом между некоторыми переходами системной сети, и переходами сетей-фишек может быть установлена связь, разрешающая только их совместное срабатывание. Такие переходы называются помеченными.
Функционирование сетей, входящих в NPN, в значительной мере совпадает с функционированием традиционных сетей Петри. Отличие составляют механизмы синхронизации работы сетей Петри различного уровня. В связи с этим в NPN различают следующие четыре вида шагов срабатывания.
Системно-автономный шаг, который соответствует срабатыванию непомеченного перехода в системной сети;
Сателлитно-автономный шаг, который соответствует срабатыванию непомеченного перехода в сети — фишке ЕNi ;
Шаг горизонтальной синхронизации, при котором одновременно срабатывают переходы в сетях — фишках ЕNi , помеченные одинаковыми метками;
Шаг вертикальной синхронизации, при котором одновременно срабатывают переходы в системной сети SNи сетях — фишках ЕNi , имеющие одинаковые метки.
Разумеется, при этом предполагается, что во всех сетях все участвующие в работе переходы являются активными, т.е. в их входных позициях имеются необходимые для срабатывания ресурсы.
Пример вложенной сети Петри рассмотрен ниже.
Модель процесса интерактивного обучения с использованием вложенных сетей Петра.
Проиллюстрируем возможности вложенных сетей Петри для получения модели процесса обучения с подсистемами различного уровня. Рассмотрим модель процесса интерактивного обучения показанная на рис.7. В этой модели каждый обучаемый моделируется одной фишкой, обозначаемой переменной vars: STUDENT, которая соответствует целочисленному коду обучаемого. При этом информация об истории прохождении курса конкретным студентом теряется после того, как процесс обучения завершен. Кроме того, в модели на рис.7 отсутствует возможность дифференцированного оценивания успешности обучения. Также не предусмотрена возможность неудачного завершения курса, поскольку число попыток изучения материала и тестирования не ограничено. И, наконец, нет возможности моделировать взаимодействие учащихся.
Подготовка Обучение Тестирование Оценивание Принятие решения
Рис.7. Системная сеть SN — раскрашенная сеть Петри с временным и вероятностным механизмами, моделирующая прохождение учебного курса
Функциональность системы можно повысить, если моделировать поведение каждого обучаемого с помощью отдельной сети Петри. Тогда фишка, обозначаемая переменной s, станет сетью ЕNs , где s — код обучаемого, как принято на рис.7.
При этом получится вложенная сеть Петри, которая состоит из системной сети SN (она изображена на рис.7) и набора сателлитных сетей ЕNs , (s=1,2,. .). Один из возможных вариантов сети ЕNs представлен на рис.8.
Кратко поясним работу вложенной сети. На рис.8 позиции обозначены буквами qi , i = 1,…,10. Смысл позиций q1 ,…,q6 совпадает со смыслом позиций p11 ,…,p16 на рис.7, остальные позиции относятся к оценке успешности обучения. Переходы t1 ,t11 ,…,t17 на обоих рисунках имеют один и тот же смысл. При этом черта над обозначением перехода на рис.8 означает наличие вертикальной синхронизации: одноименные переходы могут сработать только одновременно. Это означает синхронизацию следующих действий:
приход обучаемого в систему (срабатывание перехода t1 ), создание в системной сети SN сателлитной сети ЕNs , в виде фишки s; в свою очередь, в сателлитной сети переменная s относится к цветовому множеству STUDENT;
выбор учебного модуля и начало процесса обучения срабатывание переходов t11 ;
завершение процесса обучения и выбор тестов срабатывание переходов t13 ;
завершение процесса тестирования и переход к оцениванию — срабатывание переходов t14 ;
принятие решения по результатам тестирования — срабатывание переходов: t15 — изучение дополнительного материала, t16 — завершение изучения модуля, t17 — повторное изучение всего материала.
Кроме описанных событий сеть ЕNs , позволяет оценить количество баллов, набранных учащимся в процессе изучения модуля. Для этого введены дополнительные ресурсы, задаваемые цветовыми множествами:
и соответствующие переменные:
var β: BALL, var γ: FAILURE.
Рис.8. Вложенная сеть Еs
Переменная β означает количество баллов, набранных учащимся при выполнении модуля. Первоначально в позиции q9 находится 100 баллов, а затем при каждой неудаче маркировка этой позиции уменьшается: при необходимости изучения дополнительного материала — на b1 баллов, а при необходимости повторного изучения всего курса — на b2 баллов. При успешном завершении процесса обучения срабатывает переход t5 , и в позицию с передается набранное учащимся количество баллов — число b.
Минимальное число баллов, при котором возможна положительная оценка, составляет b0 баллов. Если текущее значение величины β окажется меньше b0 , то процесс обучения признается неудачным, и переменная γ принимает значение true,которое передается в позицию q10 при срабатывании перехода t5 . Все остальные переходы при этом оказываются заблокированными.
В рассмотренном примере показана только вертикальная синхронизация, которая заключается в требовании одновременного срабатывания переходов в сетях SN и Еs . Возможно предусмотреть и горизонтальную синхронизацию между сетями Еs , что позволило бы моделировать совместную работу учащихся, например при выполнении коллективного проекта.
Итак, мы видим, что использование вложенных сетей Петри расширяет возможность моделирования обучающих систем и позволяет проводить ранее недоступные исследования.
Разумеется, практическое использование предложенной модели возможно только при наличии соответствующего программного обеспечения, которое в настоящий момент разрабатывается. [13]
Заключение
Итогом курсовой работы стали математические модели с использованием сетей Петри, построение динамических моделей на основе сетей Петри, применение сетевых моделей с использованием сетей Петри. Сети Петри являются эффективным инструментом дискретных процессов, в частности, функционирования станочных систем. Разработаны теории моделирования с помощью сетей Петри. В данной работе приведены примеры моделей, программа. Было рассмотрено сетевое планирование как метод управления, основанный на использовании математического аппарата теории графов и системного подхода для отображения и алгоритмизации комплексов взаимосвязанных работ, действий или мероприятий для достижения четко поставленной цели. Информацию по теме можно использовать из Интернета, а информацию по «математической части» в пособиях и учебниках по данной теме.
В ходе курсовой работы была изучена литература по теме (Интернет — источники). Было установлено, что некоторые виды сетей можно реализовать с помощью пакета MATLAB.
http://lektsii.net/1-14328.html
http://www.bestreferat.ru/referat-140662.html