[发明专利]一种基于GPU并行计算的自动制造系统Petri网状态生成方法

权利要求书

1.一种基于GPU并行计算的自动制造系统Petri网状态生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将待求解的Petri网模型、Petri网系统初始状态M₀转化为输入文件；

步骤2、初始化一个普通数组或链表结构的表，用于表示新产生的状态集合OPEN；初始化一个红黑树结构的表，用于表示已生成的状态集合CLOSED；

步骤3、从Petri网系统初始状态M₀开始，搜索Petri网所有的可达状态构成可达状态集；具体为：

步骤3-1、将Petri网系统初始状态M₀加入OPEN集合与CLOSED集合；

步骤3-2、为GPU分配显存并将OPEN集合拷贝至显存；为OPEN集合中每一个状态的每个变迁分配线程；

步骤3-3、在GPU中使用搜索策略并行地扩展新的状态，获得新扩展状态集；所述搜索策略具体采用宽度优先搜索策略；所述扩展新的状态，具体为：

OPEN集合中每一个状态的每个变迁均由一个GPU线程处理，具体包括以下过程：

步骤3-3-1、判断某一状态M的某个变迁是否使能，若使能，发射该变迁，执行步骤3-3-2；其中，判断变迁是否使能，具体为：若变迁t满足M(p)≥W(p,t)，则变迁t使能，·t表示变迁t的前置库所，M(p)表示库所p中托肯的数量，W(p,t)表示库所p和变迁t之间弧的权重；

步骤3-3-2、计算发射该变迁后状态M扩展出的新状态M'，所用公式为：

M'＝M+[N](·,t)

式中，[N](·,t)为变迁t对应的关联矩阵列向量；

步骤3-4、将步骤3-3获得的新扩展状态集移出显存并加入OPEN集合，释放显存空间；

步骤3-5、将OPEN集合与CLOSED集合进行比较，去除重复状态，即去除OPEN集合中已经在CLOSED集合中的状态；之后将OPEN集合中的状态加入至CLOSED集合中；所述去除重复状态，具体为：

对于OPEN集合中每个状态M，从根节点开始查找用红黑树表示的CLOSED集合，若找到相同的状态M，则从OPEN集合中删除该状态；若没有找到，则将该状态插入至红黑树中；

步骤3-6、判断OPEN集合是否为空，若为空，终止搜索，获得所有可达状态；反之返回步骤3-2；

步骤4、输出可达状态集中每个可达状态的状态标号、状态向量、该状态具体由哪些状态通过发射哪些变迁获得。

2.根据权利要求1所述的基于GPU并行计算的自动制造系统Petri网状态生成方法，其特征在于，步骤1所述输入文件的格式为：

将自定义的用于Petri网模型演化的关联矩阵、初始状态序列储存在不同的文件中；其中，

(1)关联矩阵为一个n行m列的整数矩阵N，采用如下公式生成：

N＝{N_ij|如果存在一条弧由变迁j指向库所i，则N_ij＝1；如果存在一条弧由库所i指向变迁j，则N_ij＝-1；否则N_ij＝0}

式中，N_ij为矩阵N中第i行j列的元素，1≤i≤n，1≤j≤m，n为Petri网中的库所数，m为变迁数；

(2)初始状态序列为一个整数数列S＝{S_i|1≤i≤n}，其中S_i表示初始状态M₀中第i个库所托肯的个数。