基于信标的柔性制造系统死锁分析

摘要

Petri网可为柔性制造系统(flexible manufacturing systems,FMS)建模和分析死锁。信标，尤其是严格极小信标(strict minimal siphon,SMS)，作为Petri网的结构特征，与死锁密切相关，在死锁控制中起着至关重要作用。对Petri网的死锁控制，从信标的角度进行死锁预防是常见的思路之一。现有从结构分析角度设计的死锁控制策略，在对S3PR网添加控制库所时，为了避免产生新的可被清空的信标，通常将控制库所的输出弧提前至源变迁，其后果是受控网的许可行为减少。本文尝试一种新的控制策略，在不提前源变迁的情况下，分析不同严格极小信标之间的关系，通过迭代计算、控制新产生的可被清空的信标，最终得到具有更多许可行为的Petri网控制器。
　　该策略首先为原始网中的严格极小信标添加控制库所。然后去掉原始网中的资源库所，只保留新添加的控制库所而获得一个新网。计算新网中的严格极小信标，并为其添加控制库所。依次迭代，每次只计算由最新一次添加的控制库形成的新网中所生成的严格极小信标，直到不能生成新的严格极小信标，最终整合迭代中添加的控制库所与原始网系统得到Petri网控制器。但是该Petri网控制器由于未考虑包含控制库所与原始资源库所的严格极小信标，有可能不活。可通过混合整数线性规划(mixed integer linear programming problem,MILPP)检验其活性。如果是活的，则迭代结束，获得活性Petri网控制器。否则，继续迭代，每次通过混合整数线性规划求解非最大可控信标(non-max′-controlled siphon)并为其添加控制库所，直到网系统中信标均是最大可控信标(max′-controlled siphon)，获得活性Petri网控制器。
　　本文给出的策略每次计算新的严格极小信标时只保留最新一次添加的控制库所，因此可以简化计算。对于还没有被控制的信标通过混合整数规划计算并控制。由于考虑了不同信标之间的影响，可以简化计算的次数。最后通过实例来解释说明该方法。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究现状

1.3 课题主要研究内容

1.4 课题研究意义

1.5 论文结构

第二章 Petri网基本理论及其子类

2.1 Petri网的基本理论

2.2 S3PR网

2.3 S4R网的定义

2.4 本章小结

第三章 信标控制

3.1 S3PR网的信标控制

3.2 最大可控信标

3.3 本章小结

第四章 死锁控制策略

4.1 关键资源和关键变迁

4.2 信标分析

4.3 非最大可控信标求解

4.4 基于信标分析的算法描述

4.5 本章小结

第五章 活性Petri网控制器设计

第六章 全文总结

附录

参考文献

致谢

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