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

发布时间：2020-04-03 05:45

【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S~3PR(the system of simple sequential processes with resources)网以及GS~3PR(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S~3PR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S~3PR_u(S~3PR 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S~3PR_u网在无论资源是否发生故障时都可以保持活性。2.针对GS~3PR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GS~3PR_u(GS~3PR 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GS~3PR_u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,GS~3PR_u网的控制方法可应用于S~3PR_u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S~3PR网与含有单类不可靠资源的GS~3PR网在不可靠资源无论发生故障与否时都能保持活性。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP301.1;O221.4;TP13

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本文编号：2613009