基于Petri网的FMS建模及故障诊断方法研究

发布时间：2020-05-17 04:27

【摘要】：柔性制造系统作为适用于中、小批量和较多品种生产的高柔性、高效率的制造系统,受到了理论界和工程界的广泛关注和深入研究。采用柔性制造技术,可以加速新产品的生产过程,降低生产成本,提高产品质量,增加生产柔性,提高对市场的应变能力,获得更好的经济效益。发展与之相适应的关键技术成为一项重要的研究课题。建模、故障诊断和可靠性分析是柔性制造系统能否实际应用的成败关键,其研究和应用的成果已经成为柔性制造系统总体应用水平的一个重要标志。本文利用Petri网这一形式化和图形化分析工具,对柔性制造系统的建模、故障诊断及可靠性分析方法进行了深入的研究,主要研究工作和取得的成果归纳如下: (1)为适应柔性制造系统结构复杂的特点,提出一种柔性制造系统UML-OOPN层次化建模方法,给出UML模型向OOPN模型转化的具体规则和算法,用不变量分析法完成了对系统的死锁分析,发挥了UML和Petri网两者的优势,支持柔性制造系统从需求分析到模型实现的全部生命周期。 (2)为解决面向对象Petri网模型没有时间约束,类型约束,无法对系统进行定量分析的问题,将时间知识的表示与推理引入到面向对象Petri网中,提出一种面向对象扩展着色时间Petri网,建立了柔性制造系统的面向对象扩展着色时间Petri网模型,给出时间一致性的分析方法,采用关联矩阵分析模型的可达性,实现了柔性制造系统的时间特性定量分析,验证了建模方法的有效性。 (3)为解决模糊产生式规则中的阈值和置信度难以确定的问题,提出一种自学习模糊Petri网,通过将知识模型进行分层处理后,利用神经网络的学习能力训练Petri网中的权值、阈值和确信度等参数,给出基于自学习模糊Petri网对柔性制造系统的故障诊断过程,体现了该方法能并行推理,显示故障动态传播的优点。 (4)为解决随机Petri网在对复杂大规模系统可靠性分析时面临的状态空间爆炸问题,提出一种分层随机Petri网模型,采用分层随机Petri网构建了柔性制造系统的可靠性分析模型,给出系统的可靠性指标体系,编程实现了HSPN-Tool可靠性仿真分析软件,并基于分层随机Petri网的仿真模型对系统可靠性进行了仿真分析。通过仿真,分析了影响系统可靠性的关键因素。
【图文】：

状态图,状态图,活动图,状态机

状态机是展示状态与状态转换的图，，可以使用状态图和来可视化状态机。虽然状态图和活动图都可以对系统的动们建模的目的有本质的区别。活动图更强调对有几个对象模，而状态图更强调对单个反应型对象建模，显而易见，2011年第07期工程科技Ⅱ辑

模型图,模型,信息,零件

表 2.1 OOPN 模型各库所变迁含义Table2.1 Meanings of each place and transition of OOPN11 请求加载信息 IM12 一工件等待加载13 请求卸载信息 OM11 完成加载信息M12 完成卸载信息 IM21 车床设置请求22 零件已被装入车床 OM21 完成设置信息M22 零件从车床卸载完毕 IM31 铣床设置请求32 零件已被装入铣床 OM31 完成设置信息M32 零件从铣床卸载完毕 IM41 零件请求装入 I/O 缓冲区M41 等待从 I/O 缓冲区溢出信息 IM51 零件请求装入 WIP 缓冲M51 等待从 WIP 缓冲区溢出信息 G1 请求加工G2 完成装载 G3 请求设置G4 请求装载 G5 请求卸载
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH165

【参考文献】