面向资源Petri网的自动制造系统死锁预防

在自动制造系统(automated manufacturing systems,AMSs)中,死锁是一个急需解决的问题,其主要由资源的循环等待造成.为了解决该问题,本文首先基于面向资源Petri网(resource-oriented Petri nets,ROPNs)的特征,建立特殊资源标记图(special resource marked graphs,SRMGs).其次,在SRMGs中建立死锁与饱和回路之间的关系.最后通过为一些特殊回路添加控制器,阻止系统出现不安全标记.考虑到资源故障问题,为危险库所添加资源缓冲子网,保证需要故障资源的零件不会阻塞其他零件的持续生产.相比现有的控制器,本文的监督控制器具有控制开关,其通过实时改变控制库所的容量可以允许更多安全标记发生.

自动制造系统中的事件、资源和Petri网

讨论了自动制造系统中事件的形式化表示方法，以及制造系统中的工序和资源的Ｐｅｔｒｉ网表示．在此基础上还讨论了一类自动制造系统Ｐｅｔｒｉ网关联矩阵的构造形式和初始标识的确定方法．最后提出了自动制造系统Ｐｅｔｒｉ网控制器的形式化设计方法．

共享竞争择一资源Petri网的形式化设计方法

自动制造系统中有许多共享资源,例如,机器人、数控加工中心、无人导引自动小车等,竞争择一是其共享方式之一,以往,自动制造系统的Petri网控制器设计几乎都是试凑,而且一些性质不能得到满足,如无死锁,这主要是对共享资源的不适当设计造成的,对于多个子系统,为了使之能很好地工作,必须研究一种设计有界、无死锁的Petri网控制器的方法,本文在以往工作的基础上,提出了有界、无死锁、安全Petri网控制器设计的形式化方法,它也适用于Petri网的自动建模。

自动制造系统规格说明语言的Petri网语义设计

研究了自动制造系统中离散事件的形式化表示方法．依助通信顺序进程设计了制造系统的规格说明语言，在给出事件的Ｐｅｔｒｉ网表示的基础上，讨论了系统行为描述语言的Ｐｅｔｒｉ网语义，即系统Ｐｅｔｒｉ网控制器的静态结构．根据系统行为的描述语言及Ｐｅｔｒｉ网控制器的结构，可以研究具有活性、安全或有界性以及可逆性的Ｐｅｔｒｉ网控制器初始标识的设计算法．因此，制造系统规格说明语言的Ｐｅｔｒｉ网语义设计。

柔性制造系统Petri网模型的化简

在一类S3PR网柔性制造系统Petri网模型N中,位置特殊资源不可能出现在网的严格极小信标和基本信标之中.因此,对于包含此类资源的网系统,为了缩小网规模,需要对其化简.化简算法对网模型进行处理,将位置特殊资源及相关操作库所、变迁和弧删去.同原网系统相比,最终得到的网系统具有较少的库所、变迁和较简单的网结构.

一种基于Petri网的顺序共享资源AMS＊s

Ｐｅｔｒｉ网控制器自动设计及控制程序自动生成方法的研究是自动制造系统ＡＭＳｓ和柔性制造系统ＦＭＳｓ领域研究的热点问题之一〔２～６〕。本文以ＡＭＳｓ计划和调度产生的生产序列ＰＳ和资源需求序列ＲＲＳ为基础，为顺序共资源ＡＭＳｓ设计了一种规格说明语言，以自动生成ＡＭＳｓＰｅｔｒｉ网模型的矩阵形式，并给出了转换步骤。由于引入了资源状态反馈，故生成的Ｐｅｔｒｉ网模型是无死锁的。最后，用一个实例说明了设计过程。

一种Petri网禁止状态控制器综合方法

针对含有不可控变迁Petri网的禁止状态问题,提出了一种基于整数线性规划的控制器综合方法,该方法适用于任意普通Petri网模型。首先,根据Petri网的结构特性构建所有不可控变迁应满足的约束条件集合,其次通过求解整数线性规划问题将给定的线性约束转换为允许线性约束;最后,利用库所不变量方法设计控制器将转换后的约束综合到Petri网中。以某零件加工系统为例进行实验,实验结果表明,提出的方法简单高效,对实际自动制造系统的禁止状态监控问题具有一定借鉴意义。

基于Petri网运算的系统范例分析

文献［１］中首次提出了Ｐ／Ｔ网的加法运算与笛卡尔积运算的概念，并对这两种运算的代数性质进行了研究。本文基于文献［１］的结果，对柔性制造系统、资源共享系统、控制系统中若干范例进行分析，从而显示了Ｐｅｔｒｉ网运算的背景及其意义。

柔性制造系统Petri网模型中的一类共享资源

揭示了柔性制造系统(flexible manufacturing systems,简称FMS)中死锁发生的内在机制,选择形式化的系统建模工具Petri网为手段.在FMS的Petri网模型S3PR网中,同一加工过程内的不同加工操作所共享的资源,是一类特殊资源.同独立加工过程的共享资源一样,同一加工过程内的不同加工操作所共享的资源也可能导致系统发生死锁.因此,将这类资源定义为加工过程内共享资源.在FMS的死锁控制中,需要将加工过程内共享资源的影响因素考虑进来.

自动制造系统Petri网模型SPN的化简

在一类SPN自动制造系统(Automated Manufacturing System,简称AMS)Petri网(Petri net,简称PN)模型中,死锁控制问题需要大量的计算.为了缩小网模型的规模,进而减少计算量,同时缩小控制器规模,需要对自动制造系统Petri网模型SPN进行化简.完美极大资源变迁回路(Perfect Maxi mal Resource-Transition Circuit,简称PMRTC)是描述系统死锁的结构特征.由于位置特殊资源不可能出现在网的PM-RTC之中.因此,对于包含此类资源的网系统,化简算法将位置特殊资源,以及相关操作库所、变迁和弧删去.在保持原网PMRTC不变的基础上,最终得到的网系统具有较少的库所、变迁和较简单的网结构.理论分析证明,化简算法是正确的.而通过对实例的处理,则显示出化简算法的有效性.

柔性制造系统Petri网模型中的两类特殊资源

在一类S3PR网柔性制造系统Petri网模型N中,考察两类所处位置特殊的资源。这两类资源分别被定义为第一类和第二类位置特殊资源。随后,证明这些资源不会出现在S3PR网N的任何一个严格极小信标(strict minimal siphon,SMS)或者是基本信标之中,并且任何使用这些资源的操作库所也不会出现在N的任何一个SMS或基本信标之中。结论说明,在柔性制造系统中可能存在一些同系统死锁的发生没有关系的资源。最后,简要介绍这两类特殊资源的应用前景。

自动制造系统Petri网模型的资源变迁网性质分析

资源变迁网NR是自动制造系统Petri网模型N的简化形式,在系统死锁的分析与控制中有重要作用.文中总结了资源变迁网的若干性质,并指出:对于任意一个非空资源子集R1,若资源变迁网NR关于R1的内连子网N1=NR[R1∪(.R1 ∩ R1.)]是强连通的,则一定存在以R1为资源集的资源变迁回路,特别地,θ=<R1,(.R1 ∩ R1.)>就是其中一个.进一步,若θ又满足完美条件,则θ即为N的一个完美极大资源变迁回路.

资源循环共享的Petri网的形式化设计方法

资源共享是子Ｐｅｔｒｉ网耦合为总网的一种途径，其中对资源循环共享是其重要方式之一．为了研究Ｐｅｔｒｉ网的形式化方法，必须首先研究基本子Ｐｅｔｒｉ网的设计，而后研究子Ｐｅｔｒｉ网的耦合．以往的研究多集中于竞争共享资源的方式上，很少涉及循环共享，本文在以往工作的基础上，提出了资源循环共享的Ｐｅｔｒｉ网设计的形式化方法，并给出了两个实例，举例说明了上述形式化设计方法．

基于时间Petri网的自动制造系统排产优化方法

为解决现有自动制造系统资源设备利用率低的问题,给出了一种基于时间Petri网的自动制造系统排产优化方法.根据自动制造系统的异步性和并发性等特点,应用时间Petri网建立自动制造系统模型.在避免多线路自动制造系统中引起资源冲突,设计了网模型基本回路判定算法和基本回路加工时间优化算法,用以计算工序排列顺序及确定优化时间.通过算例分析与验证,显示算法的优化效果良好,证明了应用时间Petri网对自动制造系统排产优化算法的有效性.

基于标签Petri网的自动制造系统初始资源配置优化

自动制造系统初始资源配置优化问题是指在使用最少初始资源成本的前提下,完成预设生产任务。针对该问题,提出了一种基于标签Petri网和整数线性规划的计算方法。首先,根据标签Petri网的结构化特性给出拟执行任务与初始资源的约束关系,将初始资源配置优化问题抽象为整数线性规划问题;其次,利用Lingo等软件求解该整数线性规划问题;最后,通过实例对提出方法进行验证。实验结果表明,提出的方法简单高效,对实际自动制造系统的初始资源配置具有一定借鉴意义。

基于使用阈值和时间有色Petri网的任务与资源分配研究

为实现企业生产中制造任务与制造资源的有效利用和合理分配,分析了制造任务间的依赖关系,建立了制造任务分解模型,提出一种考虑制造资源使用阈值的资源分配方法,解决制造任务与制造资源分配不均衡问题;结合Petri网,建立了基于时间有色Petri网的协同制造任务与资源分配模型,对各制造任务的完成时间进行了限定,确保各制造任务都能分配到适量的制造资源,避免制造资源被制造任务长期占用的现象,提高了制造资源的使用效率和分配能力。最后,通过一个实例验证所提方法的适用性和正确性。

基于面向对象技术与有色Petri网的FMS建模

在柔性制造系统 (FMS)建模中 ,结合应用面向对象 (OO)技术和有色 Petri网 .提出了该建模方法在FMS中的应用思路和步骤 :运用 (OO)思想将 FMS抽象化、对象化并从整体上规划对象间的信息交流 ,建立系统级信息 Petri网模型 ;在此基础上 ,建立各个对象内部行为的有色 Petri网模型 .

基于Petri网的自动制造系统不可靠资源故障分析

自动制造系统中关于死锁问题的研究非常热门,而人们为了分析方便,也总假设资源永远不会损坏,但是资源损坏在实际生产中是非常普遍的情况,不能忽视。利用Petri网对自动制造系统进行建模和分析,重点解决受控系统的稳健性控制问题,并由此提出稳健性提升算法。该算法利用预测控制技术,动态规划后续加工路径,从而保证系统不会阻塞在该故障资源处,或者不使用该故障资源的其他进程能够正常进行加工。

自动制造系统设计和仿真中的死锁控制

通过对自动制造系统的Petri网模型的分析,可以揭示出被模拟系统的死锁跟其初始标识和其结构有关。要想消除自动制造系统的死锁异常,可以通过修改Petri网的初始标识或Petri网的结构来解决。该文结合具体示例,给出了具体的可操作算法并设计出了控制自动制造系统死锁的Petri网模型,从而为自动制造系统的异常处理提供了一条有效途径。

制造资源获取的过程模型及定量化分析

使用制造网格(MG)和智能体(Agent)综合的方法构建制造资源获取的过程模型,其中Agent包括需求Agent、任务Agent、执行Agent、资源Agent和MG服务Agent。采用Fuzzy Petri Nets(FPN)方法建立单个网格节点上制造资源获取的Petri nets模型和整个制造网格环境中制造资源获取的综合Petri nets模型。通过模糊逻辑推理方法,给出制造资源获取的定量分析方法。最后通过实例分析说明该方法的有效性。