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柔性制造系统一般Petri网模型内在活性结构与死锁控制研究

作　者: 刘鼎
导　师: 李志武
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 柔性制造系统 Petri网一般Petri网活性结构死锁控制
分类号: TH165
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
下　载: 28次
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内容摘要

作为当代先进制造系统不可或缺的一部分,柔性制造系统具有传统制造系统所不具备的柔性和灵捷性。一个典型的柔性制造系统通常由拾取和放置机械手系统、若干加工中心、物流系统和先进控制系统等部分构成。其中一些部分可以被视作是该柔性制造系统中的共享资源,而这些共享资源正是其具有柔性的根源,但在某些情况下也会导致死锁现象的出现。死锁是资源分配系统中的经典问题,当它出现在高度自动化的柔性制造系统中时,会产生一系列负面的影响,从降低系统性能和生产能力到导致系统中部分重要和昂贵资源的低使用率,甚至导致长时间的系统停滞。因此,不论从理论研究还是实际应用方面,对死锁问题的分析与解决都势在必行。系统无死锁意味着柔性制造系统中一个或者多个并发加工进程始终可以完成。更进一步,系统活性是另一个重要的行为性能,它意味着系统中每一个加工进程或早或晚终究可以完成。活性意味着无死锁性,但并非反之亦然。实现系统活性是对死锁控制的更高要求。本文从系统行为逻辑的角度出发,重点研究建模柔性制造系统的一般Petri网模型中的内在活性结构与死锁控制问题。不同于现有的基于信标的控制方法,内在活性结构的概念成为设计、分析和优化本文中一系列新死锁控制和活性实现方法的起点。本文从建模具有复杂资源使用方式的柔性制造系统的一般Petri网模型子类中辨识和提取出内在活性结构的特征和本质。本文充分研究了一般Petri网模型的初始标识与连接弧权值之间的数值关系,以此来设计特殊的约束条件来实现全局或局部的内在活性结构。借助于Petri网结构理论、图论和数论,本文中关于死锁控制和活性实现的研究成果,在降低计算复杂度(或提高计算效率),降低结构复杂性或改善受控系统行为许可性方面显著优于传统基于信标的方法。

全文目录

作者简介  4-7
摘要  7-8
Abstract  8-12
1 Introduction  12-18
  1.1 Flexible manufacturing systems,deadlock control,and Petri nets  12-15
  1.2 Thesis organization  15-18
2 Preliminaries of Petri Nets  18-22
3 Systems of Simple Sequential Processes with Weighted Resource Allocation  22-32
  3.1 WS~3PR  22-26
  3.2 Circuilar wait and circular blocking in WS~3PR  26-32
4 Intrinsically Live Structure  32-52
  4.1 Introduction  32-33
  4.2 Intrinsically live structure  33-40
  4.3 Algorithm and examples  40-49
  4.4 Discussion  49-51
  4.5 Summary  51-52
5 Hybrid Liveness-enforcing Method for WS~3PR  52-68
  5.1 Introduction  52-53
  5.2 Liveness-enforcement in WS~3PR  53-62
    5.2.1 Liveness-enforcement based on elementary siphons  53-55
    5.2.2 Liveness-enforcement based on intrinsically live structures  55-62
  5.3 Hybrid liveness-enforcing policy  62-67
  5.4 Summary  67-68
6 Parameterized Liveness and Ratio-enforcing Supervisor for WS~3PR  68-86
  6.1 Introduction  68-70
  6.2 Liveness and ratio-enforcement in WS~3PR  70-81
    6.2.1 Resource usage ratio  70-73
    6.2.2 Ratio analysis of an intrinsically live structure  73-77
    6.2.3 Synthesis of liveness and ratio-enforcing supervisors  77-81
  6.3 Discussion  81-84
  6.4 Summary  84-86
7 Liveness-enforcement for WS~3PR Using a Divide-and-Conquer Paradigm  86-102
  7.1 Introduction  86-88
  7.2 Dived-and-conquer strategy  88-98
    7.2.1 Primary separation of toparchies  89-92
    7.2.2 Advanced separation of toparchies  92-96
    7.2.3 Toparch and controlled WS~3PR synthesis  96-98
  7.3 Discussion  98-101
  7.4 Summary  101-102
8 Iterative Liveness-enforcement for WS~3PR  102-108
  8.1 Introduction  102-103
  8.2 Live-ess and ratio-enforcing supervisor  103-104
  8.3 MIP and LRS  104-107
  8.4 Summary  107-108
9 On Intrinsically Live Structure of GS3PR Modeling FMS  108-120
  9.1 Introduction  108-109
  9.2 GS3PR  109-112
  9.3 ILS in GS3PR  112-119
  9.4 Summary  119-120
10 Conclusion  120-124
  10.1 Research contributions  120-123
  10.2 Future work  123-124
Acknowledgements  124-126
References  126-136
Research Achievements  136-140
Awards and Professional Activities  140-141

柔性制造系统一般Petri网模型内在活性结构与死锁控制研究

内容摘要

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