【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的以大批量、品種單一為主要生產(chǎn)特色的機(jī)械制造系統(tǒng),正在被適應(yīng)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的,以多品種、小批量為主要生產(chǎn)模式的柔性制造系統(tǒng)(Flexiable Manufacturing System,FMS)所替代。一個(gè)柔性制造系統(tǒng)往往有多條并行加工的進(jìn)程,這些進(jìn)程之間資源是共享的。當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)資源的進(jìn)程之間相互等待對(duì)方的推進(jìn)時(shí),死鎖就發(fā)生了。死鎖帶來(lái)的是部分或整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的停滯,嚴(yán)重影響著機(jī)械制造企業(yè)的生產(chǎn)效率。因此,死鎖的描述、分析與控制是柔性制造系統(tǒng)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。Petri網(wǎng)作為一個(gè)有著堅(jiān)實(shí)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的圖形化建模工具,已成為研究柔性制造系統(tǒng)死鎖問(wèn)題最主要的工具。作為Petri網(wǎng)中的一個(gè)特殊結(jié)構(gòu),信標(biāo)與死鎖的發(fā)生密切相關(guān),很多基于Petri網(wǎng)的柔性制造系統(tǒng)的死鎖預(yù)防控制策略都圍繞著信標(biāo)展開。計(jì)算復(fù)雜性、行為許可性和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性是衡量死鎖預(yù)防控制策略性能優(yōu)劣的三個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)復(fù)雜性決定了系統(tǒng)驗(yàn)證、確認(rèn)和實(shí)現(xiàn)需要付出的額外代價(jià),行為許可性直接影響著制造系統(tǒng)的柔性和生產(chǎn)效率,而計(jì)算復(fù)雜性則決定著控制策略對(duì)于大規(guī)模制造系統(tǒng)的可行性。針對(duì)這三項(xiàng)指標(biāo)的性能優(yōu)化,本文利用Petri網(wǎng)對(duì)柔性制造系統(tǒng)建模,提出了幾種基于混合整數(shù)規(guī)劃(Mixed Integer Programming,MIP)的死鎖預(yù)防控制策略,主要研究工作如下:1.針對(duì)柔性制造系統(tǒng)的一般Petri網(wǎng)模型,通過(guò)充分研究現(xiàn)有的信標(biāo)可控性條件的局限性,提出了更寬松的max~#-可控的信標(biāo)可控性條件。并根據(jù)信標(biāo)max~#-可控的定義,給出了適用于更多類型柔性制造系統(tǒng)Petri網(wǎng)模型的基于MIP的死鎖檢測(cè)算法,為解決大規(guī)模柔性制造系統(tǒng)中活性監(jiān)督控制器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性問(wèn)題提供了有力的理論支撐。2.針對(duì)柔性制造系統(tǒng)的S~4PR網(wǎng)模型,通過(guò)研究壞信標(biāo)與網(wǎng)系統(tǒng)活性之間的關(guān)系,改進(jìn)了極小壞信標(biāo)和與之相關(guān)的壞標(biāo)識(shí)的MIP的計(jì)算方法,提出了使壞信標(biāo)受控的迭代的死鎖預(yù)防控制策略。實(shí)驗(yàn)表明,與現(xiàn)有的基于信標(biāo)的死鎖控制策略相比,該方法提高了受控系統(tǒng)的行為許可性,對(duì)某些S~4PR網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)控制。同時(shí),因?yàn)楸苊饬丝蛇_(dá)圖的計(jì)算和信標(biāo)的遍歷,算法具有較低的計(jì)算復(fù)雜度。3.研究發(fā)現(xiàn),在基于信標(biāo)的迭代死鎖預(yù)防控制策略中,非可控信標(biāo)的受控順序?qū)钚员O(jiān)督控制器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和受控系統(tǒng)的行為許可性會(huì)產(chǎn)生一定的影響。為此,在前期研究成果的基礎(chǔ)上,提出了資源最少、資源最少補(bǔ)庫(kù)所最多和M-控制優(yōu)先的三種選擇性信標(biāo)控制方法,并給出了其MIP的實(shí)現(xiàn)。其中,資源最少和資源最少補(bǔ)庫(kù)所最多的選擇性信標(biāo)控制方法的主要目標(biāo)是降低受控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。M-控制優(yōu)先的信標(biāo)控制方法則主要針對(duì)受控系統(tǒng)的行為許可性的提高。實(shí)驗(yàn)表明,這三種方法對(duì)部分柔性制造系統(tǒng)Petri網(wǎng)模型的死鎖控制還是非常有效的。4.針對(duì)目前死鎖預(yù)防控制策略設(shè)計(jì)出的活性監(jiān)督控制器普遍存在冗余控制器的問(wèn)題,提出了基于壞信標(biāo)檢測(cè)的S~4PR網(wǎng)活性監(jiān)督控制器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化方法。該方法通過(guò)檢測(cè)刪除某一個(gè)控制庫(kù)所后的受控系統(tǒng)是否存在壞信標(biāo),以判斷該控制庫(kù)所的冗余性。它能夠最大程度地降低活性監(jiān)督控制器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,進(jìn)而提高受控系統(tǒng)的行為許可性。因?yàn)閴男艠?biāo)的檢測(cè)基于MIP法,該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化方法同時(shí)具有較低的計(jì)算復(fù)雜性。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP301.1;TH165
【圖文】：

浙江理工大學(xué)博士學(xué)位論文 基于 MIP 的柔性制造系統(tǒng)死鎖預(yù)防方法的研究機(jī) M1 與混料一起高熱加壓成型，生產(chǎn)出剎車片的粗胚。為了使剎車片具有更高的耐熱性，剎車片的粗胚經(jīng)由熱處理爐 M2 高溫加熱后，由機(jī)器人 R 放入緩沖器 B，然后自動(dòng)上料到磨床 M3 進(jìn)行研磨切割，以打磨毛邊。為避免生銹，再經(jīng)過(guò)噴漆機(jī) M4 的噴漆處理，最終在安裝臺(tái) M5 上完成與其他附件的組裝，成品剎車片就加工完成了。系統(tǒng)的加工流程可由圖 2.1(b)表示，其中 I 為上料口，O 為出料口。

M3 正在研磨剎車片 t7M3 結(jié)束研磨，M4 開始噴漆M4 正在噴漆 t8M4 結(jié)束噴漆，M5 開始安裝M5 正在安裝 t9M5 結(jié)束安裝，一組新的混料和背板進(jìn)1 壓機(jī) M1 就緒2 熱處理爐 M2 就緒3 磨床 M3 就緒4 噴漆機(jī) M4 就緒5 安裝臺(tái) M5 就緒 機(jī)器人就緒 緩存器就緒

Petri網(wǎng)分類

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙磊;王蘭云;;柔性制造系統(tǒng)專利技術(shù)綜述[J];河南科技;2018年30期

2 吳海琪;;機(jī)電一體化柔性制造系統(tǒng)的研究與教學(xué)開發(fā)[J];現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息;2017年24期

3 王煒磊;張益;劉相國(guó);周一冰;周子同;;柔性制造系統(tǒng)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J];機(jī)械制造;2018年09期

4 夏波;;上海二紡機(jī)股份有限公司CIMS工程集成化鈑加工柔性制造系統(tǒng)投入試運(yùn)行[J];高技術(shù)通訊;1993年12期

5 杜柏;;淺談組合夾具的應(yīng)用和發(fā)展[J];科學(xué)中國(guó)人;2017年02期

6 尤正花;;在高職校教學(xué)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中引入柔性制造系統(tǒng)[J];現(xiàn)代職業(yè)教育;2017年06期

7 徐斌;馬s

本文編號(hào)：2779204