基於有限容量Petri網的離散事件系統監控理論

《基於有限容量Petri網的離散事件系統監控理論》是依託浙江大學，由吳維敏擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於有限容量Petri網的離散事件系統監控理論
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：吳維敏
• 項目類別：面上項目

項目摘要

線性不等式約束的實現問題是基於Petri網的離散事件系統（DES）監控理論研究的一個主流問題，但已報導的文獻主要研究小於等於形式的不等式約束，對大於等於形式的不等式約束的研究則鮮有報導。本項目擬擴展傳統的有限容量Petri網並以此為工具，研究大於等於形式的不等式約束的實現問題。項目首先研究把擴展的有限容量庫所Petri網（eFCPN）轉變為庫所沒有容量限制的常規Petri網的形式化方法；接著研究如何利用eFCPN轉化方法，設計能實現大於等於形式的不等式約束的控制器，給出形式化的設計方法；對得到的受控系統（閉環系統），分析其最大容許性和死鎖等性質；最後嘗試利用已經獲得的研究成果，研究製造系統的死鎖和交通擁堵的解決策略。本項目的研究豐富了DES監控理論，為解決某些具有DES特徵的工程問題提供了可能的思路。

結題摘要

離散事件系統是一類不能以傳統的微分方程建模的人造動態系統，其主流的模型是自動機和Petri網。本項目以Petri網為建模工具，研究離散事件系統的監控理論及其在相關領域的套用。 針對存在不可控變遷的離散事件系統的Petri網控制器設計問題，提出了一種旨在同時簡化線性約束和Petri網模型本身的方法，該方法不僅能把一個原始的複雜的Petri網控制問題等價為一個簡單的問題，而且能保證若且唯若簡化後的Petri網是活的，原始的Petri網才是活的；針對一類典型的離散事件系統S3PRs，我們提出了一種基於關鍵資源和關鍵變遷概念的死鎖防止的最優方法，該方法有效地解決了二次死鎖問題；針對一類具有多個不可靠資源的自動製造系統，提出了一種魯棒監控方法以避免死鎖和阻塞，該方法充分利用了共享資源的快取區以實現控制目標並能處理同時發生的多個資源故障。我們把上述結論和思想套用於智慧型交通領域，提出了一種基於幹道協調和路網分解的路網交通信號協調控制方法，該方法所將整個路網的交通信號協調控制和最佳化問題成功地轉換成了對路網中若干具有較高協調優先等級的幹道以及少數分散在路網中不同區域的若干單個交叉口進行協調控制的最佳化問題，極大地降低了計算的複雜性；我們還提出了一種基於分層模型預測控制的大規模城市路網交通信號協調控制策略，該策略將整個路網的協調控制與最佳化問題重新分解成了若干子網路最佳化問題，也明顯地降低了計算的複雜性。