S4PR網(wǎng)的嚴(yán)格極小信標(biāo)計(jì)算及活性控制器優(yōu)化方法.pdf

1、柔性制造系統(tǒng)中，生產(chǎn)進(jìn)程之間互相等待對(duì)方占有的資源會(huì)導(dǎo)致死鎖，使系統(tǒng)性能惡化，給生產(chǎn)帶來?yè)p失。S4PR網(wǎng)是一類具有良好建模能力的Petri網(wǎng)子類，被廣泛運(yùn)用于柔性制造系統(tǒng)建模、性能分析及死鎖控制策略的研究中?；赟4PR網(wǎng)的柔性制造系統(tǒng)死鎖預(yù)防策略研究成為近年來理論界關(guān)注的熱點(diǎn)。經(jīng)典的死鎖預(yù)防方法需要對(duì)Petri網(wǎng)模型中的每一個(gè)嚴(yán)格極小信標(biāo)添加一個(gè)控制庫(kù)所和相關(guān)連接弧來實(shí)現(xiàn)對(duì)死鎖的控制。該方法首先需要求解嚴(yán)格極小信標(biāo)，而Petri網(wǎng)中信

2、標(biāo)數(shù)量的增長(zhǎng)在理論上與網(wǎng)模型規(guī)模的增大呈指數(shù)關(guān)系，由此導(dǎo)致采用經(jīng)典方法預(yù)防死鎖時(shí)，面臨信標(biāo)計(jì)算復(fù)雜度高、死鎖預(yù)防控制器結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、行為允許度低三方面的困擾。針對(duì)這一問題，本文基于S4PR網(wǎng)展開了對(duì)柔性制造系統(tǒng)死鎖預(yù)防策略的研究，具體工作和結(jié)論如下：
　　 1、提出了一種計(jì)算S4PR網(wǎng)中全部嚴(yán)格極小信標(biāo)的方法。該方法首先根據(jù)資源庫(kù)所之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系構(gòu)建C-R圖，然后通過相關(guān)計(jì)算公式、定理及算法給出由C-R圖得到嚴(yán)格極小信標(biāo)集合的具

3、體過程。盡管在最壞情況下，該方法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜度是指數(shù)級(jí)的，但相比傳統(tǒng)的遍歷方法，仍具有兩方面的優(yōu)勢(shì)：一是其計(jì)算的問題規(guī)模由網(wǎng)中所有的庫(kù)所個(gè)數(shù)降低為網(wǎng)中資源庫(kù)所的個(gè)數(shù)(通常情況下，資源庫(kù)所個(gè)數(shù)要遠(yuǎn)少于網(wǎng)中全部庫(kù)所的個(gè)數(shù))；二是該方法無需對(duì)網(wǎng)模型進(jìn)行可達(dá)性分析，從而避免了狀態(tài)組合爆炸問題。實(shí)例表明，本文提出的方法在一定程度上降低了信標(biāo)求解的時(shí)間復(fù)雜度，同時(shí)也為下一步進(jìn)行S4PR網(wǎng)活性控制器的優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。
　　 2、提出了一種基

4、于線性整數(shù)規(guī)劃方法的活性S4PR控制器優(yōu)化方法。該方法以三元組的方式定義了Petri網(wǎng)監(jiān)控器，以及S4PR網(wǎng)組合冗余型監(jiān)控器的概念。同時(shí)證明，在一個(gè)已對(duì)網(wǎng)中每一個(gè)嚴(yán)格極小信標(biāo)均設(shè)置了監(jiān)控器的活性S4PR控制器中，僅刪除組合冗余型監(jiān)控器的控制庫(kù)所和相關(guān)連接弧，而保留它的基，那么該活性控制器仍然是活的。以這一理論為基礎(chǔ)，本文給出了活性S4PR控制器的優(yōu)化算法，該算法既簡(jiǎn)化了活性網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，又提高了網(wǎng)系統(tǒng)的行為允許度。