收藏本站
《浙江大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

柔性制造系统死锁预防的Petri网控制器综合

张志明  
【摘要】:在柔性制造系统中,使得共享资源利用率最大化来提高系统生产率是系统设计中的一个重要问题,然而由于共享资源的分配不当会导致死锁的产生,造成长时间停机和昂贵设备利用率低下等损失。因此,柔性制造系统中的死锁问题已成为近年来的研究热点之一。Petri网以其对并发行为有效描述的优势和严谨的数学基础成为了对离散事件动态系统建模的主要工具,而柔性制造系统作为一类典型的离散事件动态系统,其死锁问题被越来越多的研究者在Petri网理论框架下建模和分析。死锁问题的研究主要分为三个方向:死锁检测及恢复、死锁避免和死锁预防,分别针对死锁的诊断、在线控制和离线控制进行分析和设计。而死锁预防以其离线控制而节约在线计算成本的优势为大多数研究者所亲睐。死锁预防控制策略的优劣往往以如下三个方面的性能作为评估标准:行为容许性,计算效率和控制器结构复杂性。基于Petri网的理论框架,本文在前人研究工作的基础上,针对不多类型的柔性制造系统,提出多种有效的死锁预防控制方法,具体包括: (1)针对一般性的柔性制造系统,给出了操作库所标识最小化的概念,并在此基础上给出了一种仅需计算必要信标的混合整数规划算法。然后引入传统的迭代控制算法并加以改进,提出了一种必要信标的顺序迭代控制死锁预防策略。该策略只需计算和控制最必要的信标,因此大大减少了控制器的个数;而改进的迭代控制算法保证了系统的最大容许性,使得共享资源的利用率最大化;每一次迭代只需求解一次线性整数规划,从而有效地提高了计算效率。而且在顺序迭代控制过程中,提出了一种多项式时间复杂度的控制器转换算法,可以避免因网络转换产生的控制器冗余。该死锁预防策略经标准例子验证在总的控制性能上优于目前存在的其它死锁预防控制策略。 (2)针对一般性的柔性制造系统,在提出的必要信标顺序控制算法的基础上,提出了信标互补库所集标识约束的迭代信标控制策略。其中,每次迭代通过控制必要信标的互补库所集的标识来控制该信标,使得所需的控制器全部为普通控制器,从而避免了网络转换;在控制器设计完毕后,提出了一种改进的冗余控制器检测法,该算法在使最终所需的控制器个数最小化的基础上提高了冗余检测的计算效率。该死锁预防控制策略经标准例子验证能保证在次优的容许性能上获得最少的控制器个数,而且计算效率也较高。 (3)将已有的缓冲器预分配和分隔死锁预防技术扩展运用到一类更广泛的柔性制造系统中,并定义了两类Petri网子网来阐述该技术的扩展运用。进而,将缓冲器分隔技术做出改进提出了一种更有效的缓冲器预分配和分隔相结合的死锁预防算法。该算法通过对最少的缓冲器做出分隔,因此比传统对每个缓冲器进行分隔的算法能获得更多的许可行为,也比传统的算法适用的范围更广;此外,该算法和已报道的其它死锁策略相比,有着更好的鲁棒性,可以节省因系统初始状态频繁改变而需重新设计控制器带来的时间和硬件上的损耗。 (4)提出了一种基于严格极小信标不变的网络转换算法。该算法可以在保持活性不变的情况下将本文提出的一类Petri网子网转化为另一类广为研究的子网,而且网规模大幅度减少更便于计算和研究。而后,针对一类带有缓冲器的柔性制造系统,通过将缓冲器预分配技术和本文提出的网络变型算法及迭代信标控制算法相结合,提出了一种混合死锁预防控制策略。经几个典型的例子验证,该策略具有很高的计算效率,需要很少的控制器并且具有良好的容许性;可视为对控制策略的三大性能做出了很好的权衡。最后,在总结全文的基础上,对柔性事件系统死锁预防的未来工作进行了展望。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP273

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李月;无界Petri网可达树的研究[D];浙江工商大学;2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 闫明明;李志武;韦娜;赵咪;;S~3PMR网的一种死锁预防优化策略[J];计算机集成制造系统;2008年01期
2 赵咪;李志武;韦娜;;基于混合整数规划的非阻塞监督控制器设计[J];自动化学报;2009年02期
3 徐刚,吴智铭;制造系统中的死锁问题[J];系统工程理论与实践;2004年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 吴维敏;离散事件系统的Petri网控制器综合[D];浙江大学;2002年
2 董利达;基于序状Petri网的离散事件系统监控理论[D];浙江大学;2004年
3 张瑶瑶;基于约束转换的离散事件系统监控器综合[D];浙江大学;2007年
4 陆飞华;离散事件系统的混合监控理论[D];浙江大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 方冉;陈乃金;;基于S3C44B0X处理器触摸屏接口的设计与测试[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年02期
2 代秀娟;章昭辉;王敏生;杨娟;潘冬生;汪小寒;;旅游信息服务组合的Petri网建模及其实现[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2011年04期
3 金莹;丁峰;;广义随机Petri网在工作流建模中的应用研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2010年01期
4 王海顺,吴鹏;工作流性能评价方法[J];安阳师范学院学报;2005年02期
5 薛景;;卫生监督管理信息系统工作流建模及分析[J];办公自动化;2008年14期
6 陈文明;高学东;;宝钢炼钢连铸物流仿真器的建模方法[J];宝钢技术;2009年05期
7 李军求,孙逢春,张承宁,张国忠;用CAD技术进行汽车底盘总布置设计方法的研究[J];车辆与动力技术;2004年02期
8 沈鹏;焦利明;杨建立;;基于Petri网的防空旅C4ISR系统决策组织结构[J];兵工自动化;2005年06期
9 吴圣义;吕永健;逯国亮;胡春林;;基于分层着色Petri网的飞机战伤抢修系统建模[J];兵工自动化;2007年05期
10 冯帆;孙德善;封会娟;索向军;;基于Petri网的单装备件需求量模型[J];兵工自动化;2008年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王志坚;蔡自兴;;基于Petri网的企业信息化系统统一建模研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 刘长有;张莉;;基于着色Petri网的一类航班推出冲突建模与仿真[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 岳昊;李文杰;陈宝兴;;Petri网系统本原有效受控可重复向量分析[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
4 阿孜古丽;刘建明;刘洁卉;;基于Petri网的业务流程评估[A];着力提高高等教育质量,努力增强高校创新与服务能力——北京市高等教育学会2007年学术年会论文集(下册)[C];2008年
5 黄勇;胡健生;李晴帆;肖文昌;;模糊Petri网在通信网络综合性能评价中的应用[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
6 程冬玲;朱永利;王新颖;;Petri网模型的程序代码转换[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
7 王夙娟;马炳先;曲守宁;;OWL-S服务的Petri网自动建模方法研究[A];逻辑学及其应用研究——第四届全国逻辑系统、智能科学与信息科学学术会议论文集[C];2008年
8 傅荣;刘超男;;面向对象系统分析与设计中动态模型的Petri网描述[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
9 张峰;傅荣;辜建德;李茂青;;信息系统协同开发的Petri网研究[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
10 董明峰;王中胜;李敏强;;ERP中动态企业模型和建模方法[A];2000中国控制与决策学术年会论文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘心;基于Petri网的FMS建模及故障诊断方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 徐小峰;面向船舶制造协同物流网络的资源优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 刘天印;基于系统模拟的高校教师工作压力研究[D];华中科技大学;2010年
4 宋巍;Web服务组合动态演化技术研究[D];南京大学;2010年
5 刘思华;电网故障诊断方法的研究[D];山东大学;2010年
6 杨鹏;基于广义随机Petri网理论的SIP的研究[D];兰州理工大学;2009年
7 吴镝;面向RP领域的Web服务自主组建方法研究与应用[D];上海大学;2011年
8 李宪华;服务机器人双臂协作技术研究及实现[D];上海大学;2011年
9 朱强;基于对等网络架构的新型控制系统研究与实现[D];上海大学;2011年
10 刘昌平;可信计算环境安全技术研究[D];电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘炎培;基于扩展OOPN业务流程建模及异常处理模型研究[D];南昌航空大学;2010年
2 刘洋;可逆逻辑门与可逆逻辑电路的Petri网建模与分析[D];山东科技大学;2010年
3 杨磊;基于面向对象Petri网的企业间工作流建模研究[D];山东科技大学;2010年
4 李蕾;有色Petri网的动态性质判定及其在组装生产线中的应用[D];山东科技大学;2010年
5 孙海春;C_net到可编译表达式的映射方法[D];山东科技大学;2010年
6 周月明;保险索赔系统的协同容错层次模型研究[D];山东科技大学;2010年
7 王廷刚;Petri网表征语言和可达性分析[D];山东科技大学;2010年
8 吕楠;基于层次颜色Petri网的协同工作流的建模与分析[D];山东科技大学;2010年
9 肖露娟;Web服务组合性能分析[D];浙江理工大学;2010年
10 钊红梅;工作流在网络管理系统中的应用[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王化冰;多资源复合共用FMS的死锁研究[J];计算机集成制造系统-CIMS;2000年04期
2 赵振宏,肖田元;柔性制造单元的无死锁监控方法[J];计算机集成制造系统-CIMS;2001年05期
3 李志武,贾建援;自动制造系统的一种死锁避免策略[J];计算机集成制造系统-CIMS;2002年06期
4 王肖,董利达,吴维敏;实现“或逻辑”线性约束的结构型控制器设计方法综述[J];科技通报;2004年04期
5 陈浩勋;一类受控Petri网的基于管程的广义互斥控制[J];控制理论与应用;1995年05期
6 邢科义,许祥秦,胡保生;避免FMS死锁的控制策略[J];控制理论与应用;1996年03期
7 蒋昌俊;Petri网理论与方法研究综述[J];控制与决策;1997年06期
8 曹希仁;;离散事件动态系统[J];自动化学报;1985年04期
9 邢科义,席裕庚,胡保生;具有不可控变迁离散事件系统的Petri网控制器[J];自动化学报;2001年02期
10 吴维敏,董利达,王肖,苏宏业,褚健;离散事件系统的混合型Petri网控制器(英文)[J];自动化学报;2003年05期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 吴维敏;离散事件系统的Petri网控制器综合[D];浙江大学;2002年
2 董利达;基于序状Petri网的离散事件系统监控理论[D];浙江大学;2004年
3 张瑶瑶;基于约束转换的离散事件系统监控器综合[D];浙江大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪江桦;汤建国;;关于操作系统中死锁问题的探讨[J];科技信息;2009年17期
2 朱枫,谈大龙;基于初等运动的多机器人避碰及死锁预防[J];计算机学报;2001年12期
3 詹劲松;郭永宁;;哲学家进餐问题初探[J];福建电脑;2008年03期
4 李志武;丁伟;朱荣明;;考虑FMS资源故障的一种死锁预防策略[J];西安电子科技大学学报;2005年06期
5 龚红仿,付云虹,周洲仪;基于时戳的分布式数据库系统中的死锁预防策略[J];计算技术与自动化;2004年01期
6 李华;许化龙;宋敏达;;并行测试技术及在导弹测试中的应用研究[J];计算机测量与控制;2009年11期
7 詹劲松;;哲学家进餐问题一种解法的改进[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2008年04期
8 李志武;徐平江;朱荣明;王兴平;;柔性制造系统活性监督控制器的简化设计[J];西安电子科技大学学报;2006年03期
9 胡核算;李志武;王安荣;;最优基本信标在柔性制造系统死锁控制中的应用[J];西安电子科技大学学报;2006年04期
10 胡核算;李志武;王安荣;;自动制造系统中的迭代式死锁预防策略[J];计算机集成制造系统;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 邓胜辉;楼荣生;;死锁预防方法研究[A];第十一届全国数据库学术会议论文集[C];1993年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 张志明;柔性制造系统死锁预防的Petri网控制器综合[D];浙江大学;2010年
2 赵咪;基于一般Petri网的自动制造系统活性控制器设计[D];西安电子科技大学;2009年
3 韦娜;基于无死锁初始标识的Petri网控制器设计[D];西安电子科技大学;2008年
4 李绍勇;基于信标迭代控制的Petri网死锁预防策略[D];西安电子科技大学;2011年
5 秦萌;存在不可控与不可观变迁的Petri网活性控制器设计[D];西安电子科技大学;2011年
6 洪良;Petri网活性控制器设计与状态数计算[D];西安电子科技大学;2013年
7 陈玉峰;柔性制造系统最大许可行为Petri网控制器设计[D];西安电子科技大学;2011年
8 朱森;资源分配系统死锁控制及其应用研究[D];西安电子科技大学;2009年
9 钟春富;基于Petri网的柔性制造系统控制器设计[D];西安电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱丹;基于混合整数规划的S~4PR网死锁预防控制器设计[D];浙江大学;2013年
2 何铁厂;基于Petri网的柔性制造系统死锁预防研究[D];西安电子科技大学;2010年
3 周刚;一种柔性制造系统死锁控制器的行为优化研究[D];西安电子科技大学;2007年
4 徐姗姗;S~4PR网的严格极小信标计算及活性控制器优化方法[D];浙江大学;2012年
5 张建;结构简化的Petri网活性控制器设计[D];西安电子科技大学;2007年
6 蔡友和;柔性制造系统中基于petri网的死锁预防策略[D];西安电子科技大学;2009年
7 王国锋;一种基于区域法的死锁预防优化策略[D];西安电子科技大学;2009年
8 郏建华;基于Petri网的船运交通系统死锁预防策略[D];西安电子科技大学;2009年
9 丁力;基于Petri网的一类并发程序死锁预防策略[D];浙江大学;2011年
10 马雄;柔性制造系统无死锁Petri网控制器的分解研究[D];西安电子科技大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026