[发明专利]一种基于Petri网的自动制造系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于自动制造系统技术领域，涉及一种基于Petri网的自动制造系统的控制方法。

背景技术

制造业水平是一个国家工业化程度的一个重要标志，制造产业也是一个国家经济尤其是像中国这样的人口密集的发展中国家稳定发展的重要根基。在过去的数十年里，随着信息技术、自动化技术和计算机技术的广泛应用，传统的制造系统逐渐转变为自动制造系统，从而极大地降低制造成本、提高产品质量并且确保生产安全。对于自动制造系统，最为重要的前提就是无死锁，其他的所有性能都是建立在系统无死锁的基础之上。

在过去的数十年里，有很多研究者研究了各种死锁预防策略，传统的死锁预防方案往往是基于全局信息的，不可避免地需要列举所有的可达状态，从而导致状态爆炸问题，并且为了研究的方便，大多数研究者假设系统中的资源是不会出现故障的，而现实恰恰相反。任何一个细微的问题都可能引起资源故障，从而可能导致整个系统停滞不前。资源可以根据其是否依赖于故障分为不可靠资源和可靠资源。一旦出现资源故障，很显然，需要用到故障资源的进程不得不中断，直到资源修复。然而那些不需要故障资源的进程希望它能够持续生产。因此，在确保系统无死锁的情况下，希望系统同时也是稳健的。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于Petri网的自动制造系统的控制方法，现有技术中针对自动制造系统的无死锁算法，为了研究的方便，大多数研究都假设资源不会故障，然而现实系统中恰恰相反，任何一个细微的问题，如一个小零件的损坏，一个电气故障，一个信号的丢失，甚至是一个传感器失灵，都可能导致资源故障，甚至导致整个系统停滞不前。本算法中将考虑资源故障，研究的监督控制策略将保证不需要故障资源的进程能够持续生产，而不被阻塞。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，

一种基于Petri网的自动制造系统的控制方法，包括以下步骤：

1)进行死锁避免算法：

1.1)初始化；

1.2)采集当前状态信息，包括每个库所所含的托肯数，其中，活动库所中的托肯数表示当前所含的工件数，资源库所中的托肯数表示当前剩余的资源数目；

1.3)根据变迁发射规则，求出当前状态下所有使能的变迁集合T_EN，且所有使能的变迁集合T_EN中的元素个数为n；

1.4)令无死锁变迁集合

1.5)选择第i种工件类型或进程的第j个变迁属于所有使能的变迁集合T_EN，且在当前剩余资源支撑下，工件若能从当前库所走到最近的关键库所，则无死锁变迁集合否则进行步骤1.5)；

2)进行稳健性加强算法：将从无死锁变迁集合T_DF中挑选产生一个的变迁集合使得系统既无死锁又是稳健的；无死锁变迁集合T_DF中元素个数为m；

3)进行并发性改善算法：

3.1)给变迁集合T_RB中的每一个变迁对应的托肯添加标签x_i；

3.2)用表示第x_i个托肯前进的步数；

3.3)选择最落后的托肯，则其对应的变迁属于并发性改善变迁集合T_MC；

3.4)让并发性改善变迁集合T_MC中的一个变迁发射；然后进行步骤1.2)。

步骤2)的具体步骤如下：

2.1)对于变迁t∈T_DF，若工件在当前库所以及后续路径中都不占用不可靠资源，则t∈T_RB；

2.2)对于t∈T_DF，若工件在当前库所没有占用不可靠资源，后续路径中需要占用不可靠资源，那么，如果当前资源足够支撑该工件前进到最近的不可靠资源，且能够被存储起来，则t∈T_RB；

2.3)对于t∈T_DF，若工件在当前位置占用不可靠资源，则，如果当前工件占用的不可靠资源没有故障，且后续路径中不需要不可靠资源，或者当前资源能够支撑其前进到最近的不可靠资源，则t∈T_RB，其中，T_RB为变迁集合；

2.4)否则，选择下一个t∈T_DF，进行步骤1)，直至T_RB中所有变迁都找出来之后进行步骤3)。