Hybrid Petri net model of a traffic intersection in an urban network

Control in urban traffic networks constitutes an important and challenging research topic nowadays. In the literature, a lot of work can be found devoted to improving the performance of the traffic flow in such systems, by means of controlling the red-to-green switching times of traffic signals. Different techniques have been proposed and commercially implemented, ranging from heuristic methods to model-based optimization. However, given the complexity of the dynamics and the scale of urban traffic networks, there is still a lot of scope for improvement. In this work, a new hybrid model for the traffic behavior at an intersection is introduced. It captures important aspects of the flow dynamics in urban networks. It is shown how this model can be used in order to obtain control strategies that improve the flow of traffic at intersections, leading to the future possibility of controlling several connected intersections in a distributed way

Process Mining of Programmable Logic Controllers: Input/Output Event Logs

This paper presents an approach to model an unknown Ladder Logic based Programmable Logic Controller (PLC) program consisting of Boolean logic and counters using Process Mining techniques. First, we tap the inputs and outputs of a PLC to create a data flow log. Second, we propose a method to translate the obtained data flow log to an event log suitable for Process Mining. In a third step, we propose a hybrid Petri net (PN) and neural network approach to approximate the logic of the actual underlying PLC program. We demonstrate the applicability of our proposed approach on a case study with three simulated scenarios

Petri net models of microgrids with distributed generators

This thesis introduces some basic concepts and control methods about a microgrid. Then, two hot issues are investigated. One is how to control multiple distributed generators; and another is how to model both discrete event and continuous behaviors of a microgrid. To address these two issues, this thesis work applies Petri nets to both modeling and control of a microgrid. Ordinary Petri nets, hybrid Petri nets, and finite capacity Petri nets, are introduced with their examples targeted at modeling the behavior of a microgrid. Coordination control of multiple distributed generators based on a Petri net model is proposed. Compared with multi-V/f control, the Petri net based control enables the system to operate with a longer stable time interval. Finally, a hybrid Petri net model is constructed to model both discrete event and continuous behaviors of an on-load tap changing transformer system. Compared with an algebraic method, the hybrid Petri net offers a clear and easy-to-understand method to describe such a system

Modelling and controlling traffic behaviour with continuous Petri nets

Traffic systems are discrete systems that can be heavily populated. One way of overcoming the state explosion problem inherent to heavily populated discrete systems is to relax the discrete model. Continuous Petri nets (PN) represent a relaxation of the original discrete Petri nets that leads to a compositional formalism to model traffic behaviour. This paper introduces some new features of continuous Petri nets that are useful to obtain realistic but compact models for traffic systems. Combining these continuous PN models with discrete PN models of traffic lights leads to a hybrid Petri net model that is appropriate for predicting traffic behaviour, and for designing trac light controllers that minimize the total delay of the vehicles in the system

Learning Hybrid Process Models From Events: Process Discovery Without Faking Confidence

Process discovery techniques return process models that are either formal (precisely describing the possible behaviors) or informal (merely a "picture" not allowing for any form of formal reasoning). Formal models are able to classify traces (i.e., sequences of events) as fitting or non-fitting. Most process mining approaches described in the literature produce such models. This is in stark contrast with the over 25 available commercial process mining tools that only discover informal process models that remain deliberately vague on the precise set of possible traces. There are two main reasons why vendors resort to such models: scalability and simplicity. In this paper, we propose to combine the best of both worlds: discovering hybrid process models that have formal and informal elements. As a proof of concept we present a discovery technique based on hybrid Petri nets. These models allow for formal reasoning, but also reveal information that cannot be captured in mainstream formal models. A novel discovery algorithm returning hybrid Petri nets has been implemented in ProM and has been applied to several real-life event logs. The results clearly demonstrate the advantages of remaining "vague" when there is not enough "evidence" in the data or standard modeling constructs do not "fit". Moreover, the approach is scalable enough to be incorporated in industrial-strength process mining tools.Comment: 25 pages, 12 figure

PEMODELAN INTALASI PENGOLAHAN AIR BERSIH MENGGUNAKAN HYBRID PETRI NET

Unit instalasi pengolahan air memegang peranan penting bagi Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) untuk dapat menghasilkan air bersih bagi konsumen. Kualitas air bersih yang dihasilkan dan kontinuitas ketersediaan air bersih merupakan permasalahan yang harus diatasi PDAM demi terjaminnya proses distribusi air bersih kepada konsumen. Instalasi pengolahan air tidak dapat beroperasi secara terus-menerus tanpa berhenti. Suatu waktu instalasi pengolahan air harus berhenti beroperasi untuk mengistirahatkan pompa, selain itu bak-bak pengolahan juga perlu dibersihkan secara berkala agar kualitas air bersih yang dihasilkan dapat terjamin. Sistem pengolahan air bersih merupakan sistem event diskrit yang dapat dimodelkan menggunakan Petri net. Petri net biasa menggunakan bilangan bulat positif untuk menggambarkan keadaan yang terjadi. Untuk sistem pengolahan air, selain dengan bilangan bulat positif juga diperlukan bilangan rasional positif untuk dapat merepresentasikan model dengan baik. Oleh karena itu, digunakan hybrid Petri net yang terdiri dari bagian diskrit dan bagian kontinu. Bagian diskrit yang menggunakan bilangan bulat positif untuk menyatakan keadaan digunakan untuk menggambarkan keadaan pompa. Bagian kontinu yang menggunakan bilangan rasional positif untuk menyatakan keadaan digunakan untuk menggambarkan volume yang tersedia di bak pengolahan dan volume air di bak pengolahan. Dengan menggunakan pendekatan hybrid Petri net, komponen yang ada dalam instalasi pengolahan air dapat disimulasikan untuk menentukan lamanya waktu instalasi pengolahan air beroperasi dan lamanya waktu instalasi pengolahan air berhenti beroperasi, sedemikian hingga air bersih yang dihasilkan tetap dapat memenuhi kebutuhan konsumen. Pada studi kasus dengan debit air sungai 60 liter per detik diperoleh air bersih sebanyak 4536 m3 dalam waktu 24 jam dengan lamanya waktu instalasi pengolahan air beroperasi 21 jam dan berhenti beroperasi selama 3 jam. Kemudian dengan debit air sungai 30 liter per detik diperoleh air bersih sebanyak 2592 m3 dalam waktu 24 jam dengan lamanya waktu instalasi pengolahan air beroperasi 12 jam dan berhenti beroperasi selama 12 jam

PEMODELAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR BERSIH MENGGUNAKAN HYBRID PETRI NET

Unit instalasi pengolahan air memegang peranan penting bagi Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) untuk dapat menghasilkan air bersih bagi konsumen. Kualitas air bersih yang dihasilkan dan kontinuitas ketersediaan air bersih merupakan permasalahan yang harus diatasi PDAM demi terjaminnya proses distribusi air bersih kepada konsumen. Instalasi pengolahan air tidak dapat beroperasi secara terus-menerus tanpa berhenti. Suatu waktu instalasi pengolahan air harus berhenti beroperasi untuk mengistirahatkan pompa, selain itu bak-bak pengolahan juga perlu dibersihkan secara berkala agar kualitas air bersih yang dihasilkan dapat terjamin. Sistem pengolahan air bersih merupakan sistem event diskrit yang dapat dimodelkan menggunakan Petri net. Petri net biasa menggunakan bilangan bulat positif untuk menggambarkan keadaan yang terjadi. Untuk sistem pengolahan air, selain dengan bilangan bulat positif juga diperlukan bilangan rasional positif untuk dapat merepresentasikan model dengan baik. Oleh karena itu, digunakan hybrid Petri net yang terdiri dari bagian diskrit dan bagian kontinu. Bagian diskrit yang menggunakan bilangan bulat positif untuk menyatakan keadaan digunakan untuk menggambarkan keadaan pompa. Bagian kontinu yang menggunakan bilangan rasional positif untuk menyatakan keadaan digunakan untuk menggambarkan volume yang tersedia di bak pengolahan dan volume air di bak pengolahan. Dengan menggunakan pendekatan hybrid Petri net, komponen yang ada dalam instalasi pengolahan air dapat disimulasikan untuk menentukan lamanya waktu instalasi pengolahan air beroperasi dan lamanya waktu instalasi pengolahan air berhenti beroperasi, sedemikian hingga air bersih yang dihasilkan tetap dapat memenuhi kebutuhan konsumen. Pada studi kasus dengan debit air sungai 60 liter per detik diperoleh air bersih sebanyak 4536 m3 dalam waktu 24 jam dengan lamanya waktu instalasi pengolahan air beroperasi 21 jam dan berhenti beroperasi selama 3 jam. Kemudian dengan debit air sungai 30 liter per detik diperoleh air bersih sebanyak 2592 m3 dalam waktu 24 jam dengan lamanya waktu instalasi pengolahan air beroperasi 12 jam dan berhenti beroperasi selama 12 jam