《基於結構分析的自動製造系統最佳化活性Petri網控制器設計》是依託西安電子科技大學，由李志武擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於結構分析的自動製造系統最佳化活性Petri網控制器設計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李志武
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
Petri網是自動製造系統建模和控制的重要數學工具。自動製造系統活性Petri網控制器設計的主要問題是行為許可性，結構複雜性和計算複雜性。通過遍歷整個可達空間，Petri網控制器的行為最大許可性和結構極小性已基本解決。本項目旨在解決行為最大許可、結構極小活性Petri網控制器的計算複雜性問題.首先,針對典型自動製造系統Petri網模型，基於信標、資源迴路、以及不變式等結構分析技術，直接求得Petri網模型的首遇壞標識被覆蓋極小集合和合法標識覆蓋極小集合，從而避免現有研究中需要遍歷整個可達狀態空間的狀態爆炸問題；其次，研究基於直接信標控制的行為最大許可活性Petri網控制器的設計方法以及基於結構分析技術的行為最大許可活性控制器的存在性問題，其存在條件表示為信標及其資源的初始標識關係.最後,綜合考慮合法非法可達標識空間的凸/非凸,不可控(觀)變遷,不可測庫所等因素下的最佳化活性控制器設計問題.
結題摘要
Petri網是自動製造系統建模、分析和控制的一種重要數學工具。本項目旨在解決自動製造系統活性Petri網控制器三大難題，即行為許可性、結構極小性、和計算複雜性。經過四年研究，課題組在幾個方面取得了較好的成果，發表SCI國際期刊論文64篇（含接受發表6篇），國際會議論文17篇。主要成果包括：1.最大許可、結構極小活性Petri網控制器的計算複雜性問題：1.a 綜合考慮控制庫所數目及不同變遷的控制代價和觀測代價，設計線性規劃問題，通過目標函式最小化控制代價，從而得到最大許可行為、實現代價極小的Petri網控制器，減少實現的軟體和硬體費用。1.b 研究含有自環結構的Petri網控制器化簡技術。考慮單個控制庫所可以擁有與不同變遷相連線的多個自環結構，通過目標函式極小化獲得結構極小的最大許可行為控制器。1.c 提出Petri網數據決策弧結構。對不存在最優純網控制器的有界Petri網，利用數據決策弧可求解僅包含一個控制庫所的最大許可行為控制器。2.基於非線性約束的行為最佳化結構極小的活性Petri網控制器設計：2.a 針對Petri網中的非線性約束，提出一種變遷分離技術，從而設計最大許可行為Petri網控制器來實現相應非線性約束。2.b 提出將非線性約束轉化為一組等價線性約束的方法，且線性約束數目為最小。非線性約束合法狀態空間為凸\非凸，則轉化為一組‘與\或’線性約束。3.研究通過設計線性規劃，求解出適用於系統存在不可控不可觀變遷的最優Petri網控制器設計。4.基於結構分析技術Petri網動態特性及監控策略研究：對於一類S3PR網，提出具有多項式複雜度的最優多步前向死鎖預防策略。5.研究基於Petri信標分析技術的行為最佳化的死鎖控制策略，建立存在不可控不可觀變遷因素下的死鎖控制策略。6.研究具有低複雜度的非線性GMEC控制器設計：為解決GMEC膨脹問題，提出Petri網標識非線性約束Stair-GMEC，相較於傳統線性GMEC，具有更高的建模能力和更好的效率。並提出算法構建實現Stair-GMEC的最大許可閉環控制器。7.研究多種基於結構分析的活性Petri網監督控制策略和控制器最佳化方法。總體來說，本項目的研究是成功的，成果是豐富的，在一定程度上解決了控制器設計行為許可性、結構極小性、計算複雜性問題。初步建立計算高效的自動製造系統全性能最佳化活性Petri網控制器設計理論和方法。
