基于混合整数规划的资源不可靠Petri网鲁棒活性控制器设计

论文摘要

Petri网作为一种有效的数学工具,被广泛应用于自动制造系统建模与分析。目前学者提出了多种死锁控制策略,但是大多数控制策略都假定制造系统无故障运行。然而,现实生产系统中许多设备资源在加工零件时可能会发生故障,这将导致已有控制策略失效。为了解决这一问题,本文针对S3PR（the system of simple sequential processes with resources）网以及GS3PR（the generalized system of simple sequential processes with resources）网,设计了鲁棒死锁控制策略,使得受控系统在资源发生故障的情况下仍能完成加工任务。主要研究工作如下:1.针对S3PR网中资源不可靠死锁控制问题,本文提出了一种迭代鲁棒死锁控制方法。为不可靠资源库所的持有者添加恢复子网来模拟资源故障与修复,得到的新模型被称为S3PRu（S3PR with multiple types of unreliable resources）。首先,利用混合整数规划MIP（mixed integer programming）计算迭代时系统产生的可被清空的严格极小信标。然后通过信标补集构造信标扩展约束集,利用扩展约束集合构造一个控制库所。重复以上操作直到模型不存在可被清空的信标。基于该方法得到的鲁棒活性控制器使得S3PRu网在无论资源是否发生故障时都可以保持活性。2.针对GS3PR网中存在一种不可靠资源问题,本文提出了基于MIP鲁棒死锁控制方法。为系统不可靠资源库所的持有者添加恢复子网,得到的模型简称为GS3PRu（GS3PR with a type of unreliable resources）。首先通过求解MIP得到一个非max′可控信标,然后基于信标max′可控条件,依据构造的P-不变式来设计控制库所,并为非max′可控信标添加该控制库所形成新的约束方程。重复以上步骤直到求不出新的非max′可控信标,进而得到一种鲁棒活性监督控制器。该控制器使得GS3PRu网无论资源是否发生故障都能保持活性。对于单类资源不可靠情况,GS3PRu网的控制方法可应用于S3PRu网。最后,通过举例对提出的算法进行验证。结果表明,文中提出的鲁棒活性控制器设计方法能够使含有多类不可靠资源的S3PR网与含有单类不可靠资源的GS3PR网在不可靠资源无论发生故障与否时都能保持活性。

论文目录

• ABSTRACT
• 摘要
• List of Symbols
• List of Abbreviations
• Chapter 1 Introduction
•   1.1 Background
•   1.2 Robust Deadlock Control Method for AMSs
•   1.3 Organization
• Chapter 2 Preliminaries
•   2.1 Basics of Petri Nets
•   2.2 Subclasses of PN
• 3PR'>    2.2.1 S³PR
• 3PR'>    2.2.2 GS³PR
•   2.3 AMS with Unreliable Resources
• 3P_u'>    2.3.1 S³P_u
• 3PR_u'>    2.3.2 GS³PR_u
•   2.4 Summary
• 3PR_u'>Chapter 3 Robust Deadlock Control Based on MIP for S³PR_u
•   3.1 Control Places Formation
•     3.1.1 Structure Analysis
•     3.1.2 Monitors Adding
•   3.2 MIP Process
•   3.3 Examples
•   3.4 Summary
• 3PR_u'>Chapter 4 Robust Deadlock Control Based on MIP for GS³PR_u
•   4.1 Max'-Controllability
•   4.2 Control Places Formation
•     4.2.1 Liveness Analysis
•     4.2.2 Control Places
•   4.3 MIP Process
•   4.4 Examples
•   4.5 Remark
•   4.6 Summary
• Chapter 5 Conclusions
• References
• Acknowledgements
• Biography

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘宇婷

导师: 刘改云

关键词: 自动制造系统,混合整数规划,鲁棒死锁控制,信标

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 数学,计算机软件及计算机应用,自动化技术

单位: 西安电子科技大学

分类号: TP301.1;O221.4;TP13

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.001628

总页数: 74

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