资源分配系统由分配给竞争过程的有限资源组成,并且必须通过竞争才能被授予其分配并实现一些系统目标,如最大化完工时间和最小化延迟等。由于当今市场的激烈竞争,许多实际的资源分配系统不得不通过集成计划和调度来快速响应变化,这些计划和调度随着时间的推移为任务分配有限的资源,并确定操作的顺序,从而满足系统的约束条件并优化性能。Petri网能够简洁直观地描述系统资源的并发、互斥、冲突、共享等行为,并且能够对这些行为进行定性和定量的研究。因此,使用Petri网对资源分配系统进行建模、分析和调度,已经成为学术界对资源分配系统研究的主流方法之一。然而在现有的理论框架下,Petri网对资源分配系统的分析存在着状态爆炸问题,即Petri网的可达状态集合随着系统规模的增大呈指数级增长。传统的基于可达状态图的Petri网分析方法在应对较大规模的系统时,存在计算时间过长或内存溢出等问题。本文主要研究基于Petri网的资源分配系统建模与分析方法,针对系统规模较大而出现的状态爆炸问题,提出几种加快分析速度、减小系统模型的优化方法,并将Petri网高效的建模能力应用于实际的工业系统中。本文的主要研究内容与创新点如下:（1）针对已有的Petri网分析在计算可达状态集时求解速度较慢的问题,基于已存在的将A*搜索算法和Petri网相结合的设计思想,提出了一种更快速的分析方法。该方法充分应用A*算法高效的搜索能力,并通过使用启发式函数对所产生的节点质量进行评价,舍弃质量较差的节点,从而在模型可达图中更快速的找到从起始状态到终止状态的路径。实验结果表明,基于Petri网的A*搜索算法在计算规模较大的Petri网模型时,其运算速度相对于传统算法有极大的提升。（2）在实际应用中,系统调度问题通常涉及多个、冲突和不相称的目标,例如总的加工时间最小、能量消耗最少等,最小化一个目标通常是以另一个目标为代价,所以准确并有效地确定这些多目标值以获得所有的非支配解集（即帕累托解）具有一定的困难。对此,我们提出了基于系统Petri网模型可达图的多目标A*算法,通过标量值对每个目标进行建模,然后与确定这些准则的单个标量值函数相比,以确定非支配方案的集合。论文提出并实现了基于可达图的多目标A*调度优化算法,并为其设计了相应的启发函数,通过实例验证了所提算法的可行性与有效性。（3）针对多目标A*搜索算法实现过程中,对于一些规模较大的例子查找效率较低的情况,提出了两种多目标搜索的近似可采纳算法,在保证结果近似最优的情况下,能够大大减小运算规模和缩短运行时间。