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基于配特里(Petri)网的离散事件系统的建模分析理论与技术近年来已引起了人们越来越多的重视。目前这一领域的研究大多数是针对非实时的复杂系统或者实时的简单系统，而Petri网在工程中实际复杂实时系统的建模与分析方面，仍然存在模型描述、状态爆炸、性能评价等方面的困难。本文从定时Petri网和面向对象Petri网的观点出发，提出了面向对象的时间分层Petri网(TOPN)的建模思想。TOPN中时间知识的表示与推理，可以描述实时系统中任务的时间约束条件；而面向对象的方法，可以自然地、直观地和准确地对复杂系统进行有效地分层建模。本文基于TOPN的建模思想，系统地研究了TOPN的基本概念、可达性分析方法、推导规则、高层对象的时间知识计算方法和需要被时间知识所约束的对象粒度选择方法，并将其应用在开放式机器人控制器软件系统的建模与分析中。
论文的主要工作如下：1.从定时Petri网和面向对象的Petri网观点出发，提出了TOPN的建模方法，给出了完整的方法定义和使能触发规则。针对TOPN的特点，提出了TOPN模型的可达性分析方法——TOPN扩展的状态图。
2.为了克服状态爆炸的问题和满足系统模型分析的需要，提出了包括展开规则、压缩规则和变化规则在内的TOPN推导规则，并讨论和证明了推导规则的时间保持性。
3.为了计算TOPN模型或对象的时间知识，基于整数线性规划的思想，提出了时间知识的计算方法——时间累积效应的计算方法。从而获得整个模型的时间知识，以此来验证模型的安全性和可靠性。
4.为了有效地简化时间累积效应的计算，基于偏序推导方法，提出了根据用户分析的需要选择合适的被时间知识所约束的对象粒度方法。从而有效地简化了模型的分析过程。
5.将TOPN方法应用于开放式机器人控制器的建模，并通过分析模型的可达性和计算模型整体的时间知识，验证了整个控制器模型的时间正确性和功能正确性。