自动制造系统的Petri网鲁棒优化控制器设计

发布时间：2020-04-20 07:29

【摘要】：针对自动制造系统(Automated Manufacturing Systems,AMSs)的死锁问题,人们提出了许多基于Petri网的控制策略。这些策略往往假定AMSs中资源是可靠的。然而,在现实系统中可能会发生不可预测的资源故障。在这种情况下,现存的死锁控制策略变得不再有效。为了解决这一问题,本文以一般Petri网(generalized system of simple sequential processes with resources,GS~3PRs)和面向制造的Petri网(manufacturing-oriented Petri nets,M-nets)为模型,研究基于可达图的鲁棒死锁控制策略。通过该策略得到的鲁棒控制器使得不论资源是否发生故障,AMSs都能够正常完成加工任务。对于存在不可靠资源的GS~3PR网,本文将不可靠资源问题模型化,对可能发生资源故障的库所添加工件/资源分离的恢复子网,得到不可靠GS~3PR网(unreliable GS~3PR,U-GS~3PR)。应用工件/资源分离的恢复子网模建模当资源发生故障时,将被故障资源夹持的工件与故障资源分离,若该类故障资源仍有足够可用单元,则将该工件返回系统继续加工,待故障资源修复后,将其返回系统。依据故障资源数目,使能变迁和变迁可控性之间的关系,将U-GS~3PR网可达状态划分成鲁棒合法状态和禁止状态。然后通过-不变式设计其鲁棒控制器。由于一些U-GS~3PR网中求出的具有鲁棒性的合法状态域是非凸域,不能通过线性约束来求解其鲁棒活性监督控制器。对此,本文引入区间抑制弧来设计U-GS~3PR网鲁棒控制器。针对存在多个并行加工进程竞争有限资源的M-nets,根据含有不可靠资源的M-nets的结构特点,本文定义了工件/资源分离和返回可靠资源的恢复子网,将其添加到可能发生资源故障的库所,得到不可靠M-nets(unreliable M-nets,U-M-nets)。通过将所有的可达状态分类,利用-不变式和区间抑制弧设计U-M-nets的鲁棒控制器。由于添加了恢复子网,使得不可靠Petri网结构变复杂,可达状态增多,设计控制器算法的计算量增大。为了解决这一问题,本文对于U-M-nets进行结构简化,并对简化后的网设计鲁棒控制器。结果表明,该简化方法通过计算更少的可达状态,得到的控制效果与简化前相同。本文以GS~3PRs网和M-nets为例,针对资源故障问题,基于可达图为AMSs设计鲁棒活性监督控制器。最后通过一些实例验证提出的算法。实验结果表明,不论资源是否故障,上述方法都可以使AMSs正常运行。
【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;TP273

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本文编号：2634325