柔性制造系统一般Petri网模型内在活性结构研究

项目名称： 柔性制造系统一般Petri网模型内在活性结构研究

项目编号： No.61304050

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 刘鼎

作者单位： 西安电子科技大学

项目金额： 27万元

中文摘要： 本项目致力于研究柔性制造系统一般Petri网模型中的活性结构和死锁控制问题。作为21世纪先进制造技术的重要组成部分，具有柔性的自动制造系统自诞生之日起就始终面临死锁问题。死锁会降低生产率，甚至造成整个系统停机。要实现真正的自动化柔性制造，就必须研究和解决死锁问题。本项目在逻辑层面上进行死锁控制研究，不同于基于信标的传统方法，以活性结构为切入点，对系统中死锁问题进行分析、控制、优化、仿真和验证，并从计算复杂度、受控系统结构复杂性和受控系统行为许可性三大指标出发，对基于活性结构的死锁控制策略进行定量的评估和综合。本项目充分研究一般Petri 网模型权值与标识之间的特殊数值关系，结合结构分析理论、图论、数论等数学领域，应用混合整数规划和二值决策图等数学工具，研究具有复杂资源使用方式的柔性制造系统死锁控制问题，并进行多目标优化和模拟仿真验证。这一研究工作将从理论和应用上共同推进先进制造技术的发展。

中文关键词： 柔性制造系统；一般Petri网；结构分析；死锁控制；活性

英文摘要： As an indispensable component of contemporary advanced manufacturing systems, flexible manufacturing systems (FMSs) possess flexibility and agility that traditional ones lack. Deadlocks may arise in a fully automated FMS and bring about a series of disturbing issues, from degraded and deteriorated system productivity and performance to low utilization of some critical and expensive resources and even long system downtime. Therefore, an analysis and solution to deadlock problems are imperative for both a theoretical investigation and practical application of FMS. From the perspective of the behavioral logic, this work focuses on the intrinsically live structures (ILSs) and deadlock control of generalized Petri nets modeling FMSs. Being different from the existing siphon-based methods, a concept of ILSs becomes the starting point to analyze, control, optimize, simulate, and validate a novel deadlock control and liveness-enforcing method. The characteristics of ILSs are identified and derived from subclasses of generalized Petri nets modeling FMS with complex resource usage styles. Additionally, the numerical relationship between initial markings and weights of connecting arcs is investigated and used to design a restriction that ensures the intrinsical liveness of local structures. With the structural theory, grap

英文关键词： flexible manufacturing system；generalized Petri net；structure analysis；deadlock control；liveness