基于数学规划的一般Petri网死锁控制及性能分析研究

死锁是自动制造系统监督控制器设计时必须考虑和解决的问题。对系统死锁的有效处理成为获得高生产率及高经济效益的关键问题。Petri网是对离散事件系统进行建模、分析和死锁控制的主要数学工具之一,其中一般Petri网(generalized Petri nets)的死锁控制成为目前研究的热点和难点问题。本项目拟基于一般Petri网建模分析理论,结合数学规划方法，研究高度资源共享及资源动态配置等复杂控制需求下的自动制造系统的死锁控制及性能分析。主要内容包括:(1)基于数学规划方法的一般Petri网死锁控制研究；(2)死锁控制策略综合性能的优化设计；(3)一般Petri网中考虑系统生产率和关键资源利用率的死锁控制性能分析研究。本项目的研究成果对离散事件动态系统的一般Petri网监督控制具有重要的理论与实际价值。

一般Petri网是自动制造系统建模和分析的一种重要数学工具, 其死锁分析与控制也是国际自动化领域的前沿问题. 同时, 数学规划是分析和求解最优化问题的最有效的数学工具之一, 利用这一有效的数学工具, 本项目基于一般Petri网建模分析理论, 开展高度资源共享及资源动态配置等复杂控制需求下的自动制造系统的死锁控制及性能分析研究. 经过三年的研究, 研究者在几个方面取得了较好的成果. 主要研究成果包括: (1) 基于混合整数规划的一般Petri网死锁控制策略. (2) 提出了扩展信标和扩展基本信标的概念, 完善了一般Petri网的基本信标理论及其死锁控制方法. (3) 针对控制器的计算复杂度问题, 提出了基于资源分配顺序的一般Petri网活性控制器设计方法. (4) 针对控制器的最大许可行为性, 展开一般Petri网的最优活性控制器研究, 提出了若干死锁控制策略和控制器优化方法. (5) 进行一般Petri网系统的死锁控制策略的分析与综述, 研究了自动制造系统特性与死锁控制匹配性问题. 总体来说，本项目的研究是成功的, 将Petri网技术在自动制造系统的死锁控制方面从理论和实际上均推向前进.