《柔性製造系統一般Petri網模型內在活性結構研究》是依託西安電子科技大學，由劉鼎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：柔性製造系統一般Petri網模型內在活性結構研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉鼎
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目致力於研究柔性製造系統一般Petri網模型中的活性結構和死鎖控制問題。作為21世紀先進制造技術的重要組成部分，具有柔性的自動製造系統自誕生之日起就始終面臨死鎖問題。死鎖會降低生產率，甚至造成整個系統停機。要實現真正的自動化柔性製造，就必須研究和解決死鎖問題。本項目在邏輯層面上進行死鎖控制研究，不同於基於信標的傳統方法，以活性結構為切入點，對系統中死鎖問題進行分析、控制、最佳化、仿真和驗證，並從計算複雜度、受控系統結構複雜性和受控系統行為許可性三大指標出發，對基於活性結構的死鎖控制策略進行定量的評估和綜合。本項目充分研究一般Petri 網模型權值與標識之間的特殊數值關係，結合結構分析理論、圖論、數論等數學領域，套用混合整數規劃和二值決策圖等數學工具，研究具有複雜資源使用方式的柔性製造系統死鎖控制問題，並進行多目標最佳化和模擬仿真驗證。這一研究工作將從理論和套用上共同推進先進制造技術的發展。
結題摘要
本項目以柔性製造系統為研究背景，以死鎖控制和活性實現等問題為研究對象，使用一般Petri網模型進行建模、分析、控制和最佳化。研究工作針對一般Petri網模型不同類別(SRS、WS3PR、S4PR、G-system等)中的各種特殊活性結構進行了深入分析，圍繞死鎖控制和活性實現，提出了若干種基於活性結構分析的死鎖控制或最佳化方法。(1) 對比研究了面向過程(POPN)和面向資源(ROPN)兩類一般Petri網模型中內在活性結構的對應關係，將POPN中的研究成果推廣到ROPN中，使得可以有效辨識結構更加精簡的活性結構，並在此基礎上設計實現代價更小的控制器。(2) 對經典的S3PR類Petri網模型、S3PR的特殊子類、更加一般化的S4PR類、G-system類網模型進行活性結構分析，擴展信標的表達形式，設計其死鎖預防和活性實現控制器，通過實例驗證和對比，新方法的計算結構可以有效改善以前所使用的控制策略。(3) 結合使用基於可達圖和結構分析的方法，設計了一種疊代控制策略，用於控制目前資源使用形式最為複雜的一般Petri網模型。這種方法可以降低每一次疊代的控制對象計算負擔，並且疊代次數受所分析的網模型規模限制，疊代算法具有較好的收斂性，所設計出的控制器控制效果也可有效降低控制器實現代價，從而得到更加簡化的、行為許可更好的受控系統。本研究的成果具有在自動製造系統、自動化醫學分析系統、多機器人協調控制系統等領域套用的潛力。
