【摘要】： 死鎖是自動制造系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計時必須考慮和解決的問題.死鎖造成系統(tǒng)整體或局部的停頓,在有些情況下,并不是單純地降低生產(chǎn)率,而是可能造成重大經(jīng)濟損失甚至災難性后果.資源分配系統(tǒng)中死鎖的產(chǎn)生一般認為需要四個必要條件:相互抑制、持有并等待、非剝奪條件和循環(huán)等待.研究表明,這四個條件中的前三個在實際制造系統(tǒng)中往往是成立的,因此,自動制造系統(tǒng)中抑制死鎖產(chǎn)生的途徑是使系統(tǒng)的資源分配策略永遠不要產(chǎn)生循環(huán)等待現(xiàn)象. Petri網(wǎng)是對離散事件系統(tǒng)進行建模和分析的主要數(shù)學工具之一,基于Petri網(wǎng)的自動制造系統(tǒng)的死鎖處理方法大致可分為三種策略:死鎖檢測與恢復、死鎖避免和死鎖預防.死鎖檢測與恢復策略允許系統(tǒng)出現(xiàn)死鎖,一旦檢測到系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài),通過重新分配資源使系統(tǒng)恢復到正常狀態(tài).死鎖避免使用一種在線的資源分配機制,使系統(tǒng)不能進入死鎖狀態(tài).死鎖預防策略通過離線計算事先建立一種方法來控制資源的請求,從而保證系統(tǒng)不會發(fā)生死鎖.本文運用一般Petri網(wǎng)子類(S4PR網(wǎng)和G-systems網(wǎng))對自動制造系統(tǒng)建模分析,提出了幾種死鎖預防策略.主要研究工作如下: 第一,提出了基于基本信標的死鎖預防策略,在已知Petri網(wǎng)系統(tǒng)全部嚴格極小信標的情況下求取網(wǎng)中的基本信標,且只對其添加控制庫所,通過調(diào)節(jié)基本信標的控制深度變量來保證從屬信標最大可控,從而獲得活性Petri網(wǎng)控制器.該算法能有效地減少控制庫所的數(shù)量,即減少了受控網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復雜度,使系統(tǒng)能發(fā)揮更好的動態(tài)性能. 第二,提出了基于基本信標的顯式優(yōu)化控制策略,首先該策略有效地利用基本信標概念對網(wǎng)系統(tǒng)添加控制庫所,然后運用控制器輸出弧位置優(yōu)化算法,使得受控網(wǎng)系統(tǒng)能獲得的許可行為性趨于最優(yōu). 第三是死鎖預防的隱式優(yōu)化控制策略,該策略不需要添加任何控制庫所,僅通過正確配置閑置庫所和資源庫所之間托肯數(shù)的關(guān)系,并且求解這些約束關(guān)系式來獲得最優(yōu)解,從而獲取活的網(wǎng)系統(tǒng). 最后,基于混合整數(shù)規(guī)劃方法(Mixed Integer Programming, MIP),提出了兩種死鎖控制策略, MIP算法避免求取網(wǎng)系統(tǒng)中所有的嚴格極小信標,在計算方面可以大大降低復雜度.第一種策略首先運用MIP獲得一個最大的死信標,從該死信標中導出一個極小信標,再結(jié)合基本信標概念,只對基本信標和不受控從屬信標添加控制庫所.該迭代算法僅需添加少量的控制庫所和有向弧即可獲得活性Petri網(wǎng)控制器.第二種策略是兩階段的活性控制器設(shè)計迭代算法,通過信標控制和導出信標控制兩個階段使系統(tǒng)不會產(chǎn)生新的死信標從而保證了控制器的活性. 本文的研究工作對于Petri網(wǎng)理論以及以Petri網(wǎng)為分析工具的離散事件監(jiān)督控制理論均具有重要的意義.
【圖文】：

典型 FMS 構(gòu)成

圖 1.1 典型 FMS 構(gòu)成單的 FMS, 它包含三臺機床 M1, M2, M3個輸出傳送帶 O1. 機器人 R 負責工件在輸. 假定M1可同時加工三個工件, M2(M3一個工件. 該系統(tǒng)可以生產(chǎn)兩種零件 P1 和 M2 上加工; P2 要求首先在 M2 上加工, 它 FMS 共同的主要特征:
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH164

【共引文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 胡核算;李志武;王安榮;;基于信標的柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)化死鎖預防策略[J];控制與決策;2006年12期

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1 ZhiWu Li XiangFeng Zhang School of Electro-Mechanical Engineering Xidian University,Xi'an 710071,China;A Deadlock Prevention Approach Using Elementary Siphons of Petri Nets[A];Proceedings of the First Asia International Symposium on Mechatronics[C];2004年

2 Zhiwu Li School of Electro-Mechanical Engineering Xidian University Xi'an 710071,P.R.China Jian Zhang School of Electro-Mechanical Engineering Xidian University Xi'an 710071,P.R.China;Liveness-enforcing Supervisor Design for a Class of Generalized Petri Net Models in FMS[A];Proceedings of the Second Asia International Symposium on Mechatronics[C];2006年

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2 黃波;基于Petri網(wǎng)的FMS建模與調(diào)度研究[D];南京理工大學;2006年

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3 盧陽;一類柔性制造系統(tǒng)死鎖預防策略[D];西安電子科技大學;2005年

4 梁京偉;基于信標最大可控性的資源分配系統(tǒng)死鎖預防策略[D];西安電子科技大學;2005年

5 張向峰;基于Petri網(wǎng)的柔性制造系統(tǒng)死鎖預防研究[D];西安電子科技大學;2005年

6 馬雄;柔性制造系統(tǒng)無死鎖Petri網(wǎng)控制器的分解研究[D];西安電子科技大學;2006年

7 徐平江;一類Petri網(wǎng)的信標求取方法及應用研究[D];西安電子科技大學;2006年

8 劉鼎;基于一類Petri Net模型的初始狀態(tài)配置與死鎖檢測[D];西安電子科技大學;2006年

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本文編號：2639592