存在不可控不可观行为的自动制造系统稳健性控制

发布时间：2020-08-05 21:57

【摘要】：稳健性是指所基于的理想条件违背或者偏差的情况下,系统仍可以保持稳定的状态,也是当今自动制造领域急需解决的重要问题。由于自动化水平日渐提高,系统规模不断扩大,在加工制造过程中,如果监控措施不完善,自动制造系统容易出现人们所不期望的状态,导致加工进程阻塞,带来巨大的经济损失和安全事故,因此,如何提高系统的安全性、稳健性是当今自动制造领域急需解决的现实问题。离散事件系统的控制策略问题是各个领域必须考虑的关键性问题,针对可观可控的制造系统,各类监控策略竞相而出,但在实际的制造过程中,不仅存在资源突发故障的问题,还会不可避免的面临一些器件线路老化、传感器失效等方面的问题,从而导致不可控行为和不可观行为发生,如果在加工过程中对不安全因素没有清晰准确的判断,系统很难选择一个最优的策略规避风险,造成加工路径紊乱,不可观不可控行为的存在会使得进程不可控制或者无意识的走进一条高危路径,为了保证自动制造系统安全的运行和良好的经济效益,需要合适的监督控制器对制造系统进行监测。本文是以Petri网为工具对自动制造系统进行模型建立与分析;将自动制造系统中存在的不安全因素同时考虑,合理规划路径,对存在不可观不可控行为并带有不可靠资源的自动制造系统提出死锁避免算法,稳健控制策略及并发性优化方案,主要完成工作和成果如下:(1)提出存在不可控和不可观行为的自动制造系统死锁避免策略。在关键库所的基础上,根据不可观与不可控事件的特点,分别控制;针对不可控行为,提出动态控制步长N,对于步长N可达范围内,在线核查资源数目,实时控制。对于不可观行为,利用控制、判断、再控制准则,防止系统不知不觉地走进我们所不期待的状态。(2)提出了存在不可控行为并带有不可靠资源的自动制造系统稳健性控制算法。依据不可靠资源存在位置,进程分为存在不可靠资源进程和其他进程,再根据不可靠资源进程中变迁属性,分类讨论控制策略,最后依据系统中变迁属性和相对位置,对进程优先级进行划分,从而得到一组稳健变迁集合。(3)提出存在不可观行为的稳健监督控制策略,依据变迁属性和位置对变迁进行分类;再通过分类变迁对系统资源重新审核,得到一组最少资源数目,利用此资源数目,实行控制、判定、再控制的准则,同时为了提升产能,根据使能变迁与不可靠变迁的相对位置,进行优先级划分,得到稳健控制策略。(4)提出最优百分比算法,对并发性进行优化;针对目前方案中的不完善点进行改善,对于部件完成加工所需步伐不同的系统,提出最优百分比算法,利用占比描述加工完成度,选择相对落后的托肯向前加工,使得各个进程之间实现几乎同步前进。(5)对控制策略进行扩展。将存在不可控或不可观行为的自动制造系统稳健监督控制策略扩展到具有柔性路径选择的S ~3PR网中,根据S~3 PR网的结构特点,以安全性和高效性为准则,提出路径选择机制,对线性Petri网控制策略进行扩展。本文的研究内容和成果对制造系统稳健性发展具有一定的理论价值和现实意义。
【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;F273;TP13
【图文】：

设备,制造业,技术密集型产业,制造自动化

自动化技术与人类活动息息相关，几乎涉及到人类活动范围的方方面面。图1.1 自动制造设备自动化制造设备是应用于制造行业的机电一体化产品，制造自动化是制造业技术的核心发展方向之一，此外，自动化技术的发展水平也反映着一个国家制造业的发展程度，自动制造业的普及能够有效地改善劳作条件，提高生产率，极大地提升产品质量，减轻劳动强度，同时带动相关产业发展，进一步提升企业的市场竞争力，推动国家制造业逐步由劳动密集型产业向技术密集型产业转型[9]。

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