基于混合整數規(guī)劃的S4PR網死鎖預防控制器設計.pdf

1、柔性制造系統(tǒng)是一種典型的資源分配型系統(tǒng)。并發(fā)運行的生產流程會競爭有限的生產資源，一旦某些流程占有了一部分資源，并開始互相等待其他流程所占有的資源，則會導致死鎖，使生產系統(tǒng)進入停滯，帶來損失。Petri網是一類主要的對資源分配型系統(tǒng)進行建模的數學工具，其中，S4PR網以其良好的建模能力和適中的分析難度的優(yōu)勢，在近年來被廣泛應用于死鎖預防策略的研究中。在死鎖預防策略中，經典的基于信標控制的控制器設計方法通常根據適用于S4PR網的信標最大受控

2、條件，通過一系列的繁雜步驟來構造P-不變量，進而得到控制器的結構。然而我們發(fā)現，基于現有的控制器設計方法，在某些結構下并不能設計出滿足S4PR網信標最大受控條件的控制器。并且，這類設計方法通常不考慮不可觀、不可控變遷的存在。針對這些問題，本文基于S4PR網對基于信標控制的控制器設計方法展開了研究，完成的工作主要有:
　　(1)改進了現有的基于S4PR網的信標受控條件，降低了對需要構造的P-不變量的限制，使其能應用于任意結構的S4P

3、R網。在此基礎上，提出了一種利用求解MIP優(yōu)化問題來構造P-不變量進而設計控制器的方法。該方法將改進的信標受控條件以及控制器結構特點轉化為優(yōu)化約束條件，并將優(yōu)化目標函數設定為控制區(qū)域的最小化，以保留最高的行為允許度。與經典方法相比，該方法保留了計算效率高、所設計的控制器結構簡單的優(yōu)點。由于采用了MIP技術，該方法避免了由網結構分析而導致的繁瑣的P-不變量構造，并且能夠適用于存在不可觀變遷的系統(tǒng)。
　　(2)在完成工作(1)的基礎上

4、，對該控制器設計方法進行了改進。由于該方法為了避免產生由控制器誘發(fā)的新非最大受控信標，在設計控制器的過程中要求控制器的輸出弧指向源變遷，而不必要地禁止了許多合法狀態(tài)。因此，本文又提出了一種二段式的控制器設計方法，同樣利用求解MIP優(yōu)化問題來實現。在第一階段，控制器只監(jiān)控信標的補集庫所來使其最大受控;若此時產生了包含該控制器的死標識信標，則由第二階段通過將新信標的補集庫所也納入監(jiān)控范圍的方式對已設計的控制器進行再次設計，直到控制器不再誘發(fā)