Optimal trajectory generation for Petri nets

Recently, the increasing complexity of IT systems requires the early verification and validation of the system design in order to avoid the costly redesign. Furthermore, the efficiency of system operation can be improved by solving system optimization problems (like resource allocation and scheduling problems). Such combined optimization and validation, verification problems can be typically expressed as reachability problems with quantitative or qualitative measurements. The current paper proposes a solution to compute the optimal trajectories for Petri net-based reachability problems with cost parameters. This is an improved variant of the basic integrated verification and optimization method introduced in [11] combining the efficiency of Process Network Synthesis optimization algorithms with the modeling power of Petri nets

Bounded LTL Model Checking with Stable Models

In this paper bounded model checking of asynchronous concurrent systems is introduced as a promising application area for answer set programming. As the model of asynchronous systems a generalisation of communicating automata, 1-safe Petri nets, are used. It is shown how a 1-safe Petri net and a requirement on the behaviour of the net can be translated into a logic program such that the bounded model checking problem for the net can be solved by computing stable models of the corresponding program. The use of the stable model semantics leads to compact encodings of bounded reachability and deadlock detection tasks as well as the more general problem of bounded model checking of linear temporal logic. Correctness proofs of the devised translations are given, and some experimental results using the translation and the Smodels system are presented.Comment: 32 pages, to appear in Theory and Practice of Logic Programmin

Planejamento aplicado à verificação de bloqueios em redes de Petri

Resumo: Estados de bloqueio impedem a execução de tarefas em sistemas paralelos e concorrentes. Detectar estes estados, caso existam, é essencial para que se possa definir métodos capazes de eliminá-los. As redes de Petri são tradicionalmente utilizadas como formalismo para análise e modelagem de sistemas paralelos e concorrentes e normalmente se utilizam de técnicas computacionalmente caras para verificação de bloqueios. Neste trabalho se apresenta o problema de verificação de bloqueios em redes de Petri na forma de um problema de planejamento em Inteligência Artificial. A principal motivação é se aproveitar dos recentes e eficientes algoritmos para esta área. Tais técnicas foram definidas, automatizadas e comparadas à técnicas de verificação de bloqueios por desdobramento da rede

Visualisation and analysis of complex behaviours using structured occurrence nets

PhD ThesisA complex evolving system consists of a large number of sub-systems which may proceed concurrently and interact with each other or with the external environment, while its behaviour is subject to modification by other systems. Structured occurrence nets (sons) are a Petri net based formalism for modelling the behaviour of complex evolving systems. The concept extends that of occurrence nets, a formalism that can be used to record causality and concurrency information concerning a single execution of a system. In sons, multiple occurrence nets are combined using various types of relationships in order to represent dependencies between communicating and evolving sub-systems. The work presented in this thesis aims to develop a tool and extend existing methodology for structured representations of the behaviours of complex evolving system. The theoretical development focuses on the extension of existing son concepts. It addresses the issue of efficient son model checking and simulation, representations of alternative behaviour and time information, structuring son-based unfolding, and algorithms for constructing the unfolding. The implementation aims to develop tools for son-based model visualisation, simulation and analysis. An open source tool called SONCraft has been developed to support these functionalities. SONCraft provides a user-friendly graphical interface that facilitates model entry, supports interactive visual simulation, and allows the use of a set of analytical tools for model checking.supported in part by EPSRC EP/K001698/1 UNderstanding COmplex system eVolution through structurEd behaviouRs (UNCOVER) project

Proposta de um método de verificação por tempo global com redes de Petri no desenvolvimento de software embarcado e em tempo real

Resumo: Sistemas embarcados de tempo real são sistemas restritos quanto às funcionalidades e recursos disponíveis. Nesses sistemas, requisitos temporais são tão importantes quanto requisitos funcionais. Nas fases de análise e projeto do software embarcado, um modelo analítico pode auxiliar em atividades de verificação, reduzindo o tempo de desenvolvimento e aumentando a garantia do comportamento correto do sistema. Este trabalho propõe a aplicação da técnica de tempo global de redes de Petri na verificação de software embarcado de tempo real. Um algoritmo da técnica de tempo global foi proposto e implementado. Um método geral de aplicação desta técnica e uma instanciação deste método foram propostos. Modelos de mapeamento de tarefas em redes de Petri foram desenvolvidos e um modelo de geração de cenários de comportamento para a análise de escalonabilidade para as políticas de prioridade fixa e earliest deadline first foi determinado e implementado. A execução e análise de experimentos permitiram observar o método e modelos. O método proposto neste trabalho objetiva identificar cenários de comportamento que não respeitam as restrições temporais do sistema modelado. No caso de sistemas embarcados e em tempo real esta é uma das principais preocupações das equipes de desenvolvimento de software. Como resultado, desenvolvemos um método que permite a verificação temporal de software embarcado de tempo real com relógios global e relativo, que é um passo relevante para facilitar a aplicação de redes de Petri no contexto do desenvolvimento destes sistemas