Petri網活性控制器設計與狀態(tài)數計算.pdf

1、應用Petri網建模與分析柔性制造系統(tǒng)，死鎖預防是一個不可回避的問題。行為許可性、結構復雜性與計算復雜性是衡量一個活性控制器性能優(yōu)劣的三個通用標準。在現(xiàn)行許多基于Petri網的死鎖預防技術中，結構分析與可達性分析是兩種比較流行的技術。基于結構分析的死鎖預防技術是通過找出一組特殊結構（通常是信標），然后在此結構上施加約束而達到阻止系統(tǒng)達到死鎖狀態(tài)的一種機制。信標是可以使網系統(tǒng)進入死鎖狀態(tài)的一組特殊的網節(jié)點?；诳蛇_性分析的死鎖預防技術是一

2、種通?；诳蛇_圖的有效而準確的控制方法?？蛇_圖可以提供一個網系統(tǒng)的全局可達性信息。通過可達圖可以準確找到一個使系統(tǒng)進入死鎖的狀態(tài)并對此狀態(tài)施加約束使得系統(tǒng)遠離死鎖?；诮Y構分析得到的活性控制器往往擁有結構簡單、計算復雜度低的特點但大部分都不是行為最大許可的。通過可達性分析可以得到行為許可較大甚至最大的活性控制器。但是，結構復雜、計算復雜度高仍然是制約其應用的重要因素。
　　通過分析以上兩種技術，考慮到兩者的優(yōu)勢，本文分別提出了基于

3、信標的死鎖預防策略和計算Petri網可達狀態(tài)數的方法。
　　首先，針對一類Petri網，提出一種基于信標的死鎖預防策略。其中，整數混合規(guī)劃(MIP)技術被迭代地應用于檢測網活性與獲取信標。這個策略包含兩個階段:信標控制階段和擴展的信標控制階段。為了最大限度的獲得合法行為，在第一階段，控制庫所被添加到信標的補集上面。但是，第一階段添加的控制庫所會與操作庫所、資源庫所組成新的可被清空的信標。因此，為了避免新的可被清空信標的出現(xiàn)，第二階

4、段添加的控制庫所的輸出弧指向了源變遷。此外，提出了一種移弧算法用于釋放更多的合法行為。這個策略需要較少的計算量但可以得到一個控制結構相對簡單、行為許可較大甚至最大的活性控制器。
　　其次，針對一類只有基本信標與弱從屬信標的Petri網子類，設計一種行為最大許可的活性控制器。如果條件滿足的話，只要基本信標受控，那么從屬信標也受控?？刂茙焖砑拥矫總€基本信標的補集上面，這樣得到的控制器是最優(yōu)的。最重要的是，由于添加控制庫所到基本信標而

5、產生的新信標被證明是受控的，也就是說，新信標是不會被清空的。因此，新產生的信標不需要添加控制庫所。
　　生成可達圖是一項耗費大量時間與資源的工作。在最壞的情況下，它可能會在運行一周甚至一個月的時間之后由于內存耗盡而停止。因此，針對生成可達圖存在的高計算復雜度問題，提出了一種計算Petri網子類一標識圖的可達狀態(tài)數的代數方法。一個標識圖可以分成幾個結構塊。首先，選出一個結構塊并確定此結構塊與相鄰結構塊的連接關系。兩個結構塊組成一個新

6、的結構塊。重復以上過程直到沒有新的結構塊可被添加進來。最后得到的結構塊就是此標識圖。接下來，依次計算每個新生成的結構塊的可達狀態(tài)數。最后得到的最大結構塊的可達狀態(tài)數就是標識圖的可達狀態(tài)數。它可以在很短的時間內得到結果，因此可以被用于預測當前計算條件下得到可達圖的可能性。
　　最后，此狀態(tài)數計算方法被應用到一類更復雜的Petri網—S3PR網中。首先，通過組合的方式確定一個S3PR網可達狀態(tài)數的上限。不同于標識圖，由于沖突的存在，計