基于时间和优先权约束的柔性制造系统控制器设计

Using the Petri net model, based on the priority and time constraints, this project pertains to the approaches of modelling and supervisor design in flexible manufacturing systems (FMS). From the logic point of view, analysis and control of deadlocks are studied. The main research contents in this project include: (1) considering the time constraints in FMS, integrating the reachability graph and theory of region, a supervisor with simple structure and more reachable behaviour is developed;(2) aiming at a type of system models with special structures, integrating the theory of invariant and method of linear programming, deadlock prevention is realized by time scheduling;(3) for the S3PR nets, by adjusting the priority of each transition, its liveness is achieved;(4) for a class of system models with special structures, namely TS3PR, its equivalence relation on liveness with the corresponding non-time net model is considered in this project;(5)the applications of the approaches mentioned above in real systems are researched.

本项目拟应用Petri网模型，研究基于时间和优先权约束的柔性制造系统建模及控制器设计方法，在逻辑层面上进行死锁分析和控制。研究内容主要包括：(1)考虑带时间参数的柔性制造系统，结合有效状态图和区域理论进行活性Petri网控制器设计，求得结构简单，许可行为较多的活性监督控制器；(2)针对一类具有特殊结构的系统模型，结合不变式理论和线性规划方法，通过时间调度实现死锁预防的目的，并求得无死锁Petri网模型时间参数满足的条件；(3)针对一类S3PR系统模型，研究通过配置不同变迁的优先级，保证其活性的方法，并通过对方法的优化使得受控网系统具有更多的可达状态；(4)针对一类具有特殊结构的网模型，TS3PR网，研究时间Petri网和传统Petri网在活性方面的等价关系，求得二者具有相同活性的充分必要条件；(5)研究以上方法在实际系统的应用。

本项目针对柔性制造系统中的死锁问题，利用Petri网模型，研究了基于时间和变迁优先权约束的死锁解决方法，主要的研究内容和完成情况如下：(1) 完成了基于时间调度的柔性制造系统控制器设计，采用时间调度的策略实现了系统的死锁控制；(2) 针对一类具有特殊结构的系统模型，完成了基于优先权配置的柔性制造系统控制器设计，最终的受控系统具有简单的结构；(3) 针对时间网模型，给出了时间网与源网的活性等价条件，并在此基础上设计了时间网的活性控制器；(4) 针对时延网模型(不同于时间网模型)中存在的死锁问题，通过变迁优先权配置，实现了带时延参数系统的活性控制器设计。与传统控制策略相比，本项目围绕时间和优先权约束设计的活性控制器具有简单的结构和较多的许可行为。