基于混合整數(shù)規(guī)劃的S4PR網(wǎng)死鎖預(yù)防控制器設(shè)計.pdf

1、柔性制造系統(tǒng)是一種典型的資源分配型系統(tǒng)。并發(fā)運行的生產(chǎn)流程會競爭有限的生產(chǎn)資源，一旦某些流程占有了一部分資源，并開始互相等待其他流程所占有的資源，則會導(dǎo)致死鎖，使生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)入停滯，帶來損失。Petri網(wǎng)是一類主要的對資源分配型系統(tǒng)進(jìn)行建模的數(shù)學(xué)工具，其中，S4PR網(wǎng)以其良好的建模能力和適中的分析難度的優(yōu)勢，在近年來被廣泛應(yīng)用于死鎖預(yù)防策略的研究中。在死鎖預(yù)防策略中，經(jīng)典的基于信標(biāo)控制的控制器設(shè)計方法通常根據(jù)適用于S4PR網(wǎng)的信標(biāo)最大受控

2、條件，通過一系列的繁雜步驟來構(gòu)造P-不變量，進(jìn)而得到控制器的結(jié)構(gòu)。然而我們發(fā)現(xiàn)，基于現(xiàn)有的控制器設(shè)計方法，在某些結(jié)構(gòu)下并不能設(shè)計出滿足S4PR網(wǎng)信標(biāo)最大受控條件的控制器。并且，這類設(shè)計方法通常不考慮不可觀、不可控變遷的存在。針對這些問題，本文基于S4PR網(wǎng)對基于信標(biāo)控制的控制器設(shè)計方法展開了研究，完成的工作主要有:
　　(1)改進(jìn)了現(xiàn)有的基于S4PR網(wǎng)的信標(biāo)受控條件，降低了對需要構(gòu)造的P-不變量的限制，使其能應(yīng)用于任意結(jié)構(gòu)的S4P

3、R網(wǎng)。在此基礎(chǔ)上，提出了一種利用求解MIP優(yōu)化問題來構(gòu)造P-不變量進(jìn)而設(shè)計控制器的方法。該方法將改進(jìn)的信標(biāo)受控條件以及控制器結(jié)構(gòu)特點轉(zhuǎn)化為優(yōu)化約束條件，并將優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)設(shè)定為控制區(qū)域的最小化，以保留最高的行為允許度。與經(jīng)典方法相比，該方法保留了計算效率高、所設(shè)計的控制器結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。由于采用了MIP技術(shù)，該方法避免了由網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析而導(dǎo)致的繁瑣的P-不變量構(gòu)造，并且能夠適用于存在不可觀變遷的系統(tǒng)。
　　(2)在完成工作(1)的基礎(chǔ)上

4、，對該控制器設(shè)計方法進(jìn)行了改進(jìn)。由于該方法為了避免產(chǎn)生由控制器誘發(fā)的新非最大受控信標(biāo)，在設(shè)計控制器的過程中要求控制器的輸出弧指向源變遷，而不必要地禁止了許多合法狀態(tài)。因此，本文又提出了一種二段式的控制器設(shè)計方法，同樣利用求解MIP優(yōu)化問題來實現(xiàn)。在第一階段，控制器只監(jiān)控信標(biāo)的補(bǔ)集庫所來使其最大受控;若此時產(chǎn)生了包含該控制器的死標(biāo)識信標(biāo)，則由第二階段通過將新信標(biāo)的補(bǔ)集庫所也納入監(jiān)控范圍的方式對已設(shè)計的控制器進(jìn)行再次設(shè)計，直到控制器不再誘發(fā)