基于Petri网的FMS建模与调度研究

发布时间：2022-02-21 21:49

　　柔性制造系统（FMS）的设计、实现过程是相当复杂的，它具有耗资大、风险大、技术密集的特点，所以需要在系统投入实施和运行之前，找到一种合适的方法对柔性制造系统进行清楚准确地建模并对其构成要素及整体静态／动态特性加以分析，这样可在设计之初发现并克服系统模型可能存在的致命错误，同时可以简化系统实时监控中的故障诊断和恢复工作。另一方面，调度和控制也是制造系统中的关键问题，在对FMS建模的基础上根据给定的一些调度和控制原则对生产的动态执行情况进行仿真，实时地输入与设备、规则有关信息，并对与系统性能有关的数据加以处理、评价，可以达到系统修正和寻优的目的。目前，由于Petri网不仅能描述资源的共享、冲突、互斥、并发和不确定性，而且能进行定量分析和定性分析，Petri网理论已成为柔性制造系统中建模与分析的主流技术之一。 本文主要研究基于Petri网的柔性制造系统的建模与调度方法，针对一些典型的具有NP难度的柔性制造系统调度问题，提出几种简单、有效、实用的基于Petri网的启发式算法。主要研究工作和取得的成果如下： （1） 开发了一个FMS的Petri网建模与调度仿真的软件平台，该平台为FM... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校

【文章页数】：114 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
图清单
表清单
1 绪论
    1.1 所研究问题及其理论意义和实用价值
    1.2 FMS的Petri网方法及其国内外研究概况
    1.3 本文所要解决的问题
    1.4 课题来源
    1.5 本文结构
    1.6 本文的主要工作及创新点
2 柔性制造系统和Petri网
    2.1 引言
    2.2 离散事件动态系统概述
        2.2.1 DEDS的特征
        2.2.2 各种DEDS理论方法简介
            2.2.2.1 形式语言与自动机
            2.2.2.2 极大-加法代数
            2.2.2.3 排队论
            2.2.2.4 马尔科夫链
            2.2.2.5 摄动分析
        2.2.3 Petri网
    2.3 Petri网定义及其特性
        2.3.1 Petri网的定义
        2.3.2 Petri网的运行规则
        2.3.3 基本性能
            2.3.3.1 可达性
            2.3.3.2 有界性与安全性
            2.3.3.3 活性
            2.3.3.4 可逆性
        2.3.4 Petri网的可达图
        2.3.5 赋时Petri网
    2.4 柔性制造系统的DEDS建模
        2.4.1 柔性制造系统的特点
        2.4.2 Petri网在柔性制造系统中的应用概况
    2.5 本章小结
3 基于Petri网的FMS系统建模
    3.1 引言
    3.2 FMS系统的Petri网模型的构建
        3.2.1 FMS系统的Petri网模型定义
        3.2.2 自顶向下的Petri网建模
    3.3 Petri网模型的运行和演算规则
        3.3.1 模型运行的状态方程
        3.3.2 模型演算示例
        3.3.3 派遣规则
        3.3.4 剩余工作时间RWT
        3.3.5 最小资源时间RST
        3.3.6 随机测试问题的构建
    3.4 仿真软件的实现
        3.4.1 基本数据结构
        3.4.2 软件运行函数描述
        3.4.3 Petri网模型在软件中的使用
        3.4.4 软件的输出形式
    3.5 本章小结
4 改进A~*方法的FMS调度
    4.1 引言
    4.2 已有方法的缺陷
    4.3 改进方法一
        4.3.1 改进的调度算法
        4.3.2 调度实例
        4.3.3 可容性启发函数及其计算示例
        4.3.4 实例分析
    4.4 改进方法二
    4.5 仿真实验
        4.5.1 1000组测试问题的选取
        4.5.2 算法性能的比较
    4.6 本章小结
5 基于混合启发式算法的FMS调度
    5.1 引言
    5.2 已有方法的比较
        5.2.1 A~*算法和DF算法
        5.2.2 实例分析
    5.3 混合启发式搜索算法
        5.3.1 算法描述及其特点
        5.3.2 算法特性与证明
        5.3.3 仿真运算
    5.3 对复杂FMS系统的仿真测试
    5.4 本章小结
6 较大规模的FMS系统调度方法研究
    6.1 引言
    6.2 问题的背景
    6.2 LPS算法
        6.3.1 改进的A~*算法子节点处理方法
        6.3.2 与派遣规则相结合的启发函数
        6.3.3 移动窗口法
        6.3.4 LPS算法的步骤
    6.4 与其它方法的比较
    6.5 本章小结
7 结论与展望
    7.1 全文总结
    7.2 进一步的研究工作
致谢
参考文献
附录 10×10测试问题的Petri网输入文件
攻读博士期间发表或已录用的论文与参加科研情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Petri网的制造资源调度工作流模型研究[J]. 廖敏,殷国富,罗中先.  计算机集成制造系统. 2004(09)
[2]面向制造过程的工作流建模[J]. 周万坤,朱剑英.  机械科学与技术. 2004(02)
[3]混合PetriNet在制造系统建模与仿真中的应用[J]. 韩赞东,熊道权.  清华大学学报(自然科学版). 2002(11)
[4]制造系统的Petri网建模[J]. 林宋.  北方工业大学学报. 2002(03)
[5]着色Petri网模型实现AGV系统无死锁运行[J]. 刘斌,伍乃骐,曹咏.  机器人. 2001(S1)
[6]基于Petri网的智能制造系统建模[J]. 胡春华,张智勇,程涛,吴波,杨叔子.  中国机械工程. 2001(12)
[7]面向集成电路制造的基于Petri网的生产调度[J]. 薛雷,郝跃.  电子学报. 2001(08)
[8]基于工作流的模具敏捷制造过程的Petri网建模[J]. 隋杰,于华,焦建彬,高国安.  计算机集成制造系统-CIMS. 2001(08)
[9]柔性制造单元集成控制和调度策略研究[J]. 郭颜军,曹岩,赵汝嘉,林廷圻.  制造业自动化. 2001(07)
[10]板材FMS的面向对象扩展Petri网建模与分析[J]. 苏春,许超,孙庆鸿.  制造业自动化. 2000(07)



本文编号：3638099