基于Petri网的自动化码头多AGV系统的死锁解决策略研究

Automatic guided vehicle (AGV) is a kind of industrial robotic and widely used in the fields of manufacturing, warehouse, harbor, airport and so on. This project studies the deadlock problem of multi-AGVs system of automated container terminal. It is well-known that automated container terminal is the development trend of future container terminal. However, as the main model of horizontal transport system of automated container terminal, the deadlock problem can not be well resolved. The reason is that the resolution method of deadlock in engineering is mainly based on engineering experience and lack of theory support. Thus, this project aims to study the deadlock problem of multi-AGVs system of automated container terminal based on Petri net. Due to the tight schedule (1 year), the research will focus on the modeling of the multi-AGVs system considered in this project. The obtained results of this project will provide theory basis for the engineering practice of automated container terminal and the application of AGV in the other related fields.

自动导引车（AGV：Automatic Guided Vehicle）是工业机器人的一种，广泛应用于制造、仓储、港口、机场等场所。本项目研究自动化集装箱码头（简称自动化码头）多AGV系统的死锁问题。业内公认自动化码头是未来集装箱码头的发展趋势。然而在实际工程应用中，作为自动化码头的主要水平运输模式，多AGV系统面临的死锁问题却不能很好地解决。究其原因，工程上解决死锁问题主要是根据工程经验，欠缺理论依据。为此，本项目拟以Petri网为工具，研究自动化码头多AGV系统的死锁问题，由于研究时间紧张（1年），研究内容将着重于多AGV系统的建模。本项目的研究有望为自动化码头的工程实践及AGV在其它相关领域的应用提供理论依据。

业内公认自动化码头是未来集装箱码头的发展趋势。然而在实际工程应用中，作为自动化码头的主要水平运输模式，多AGV系统面临的死锁问题却不能很好地解决。究其原因，工程上解决死锁问题主要是根据工程经验，欠缺理论依据。针对这一问题，项目组在2018年一年的研究时间内开展了相关问题的理论研究，在知名的国际期刊上发表了6篇SCI论文，具体研究成果包括：首先，我们认为自动化码头的多AGV系统的死锁控制本质上对各AGV的速度控制，为此，我们把多AGV系统视为一个车队，提出了一种可实现车队中各车辆无碰撞的协同分布式预测控制方法；其次，与自动化码头一样，自动制造系统也是不允许拥堵和死锁的，为此我们针对一类带有不可靠资源的自动制造系统，利用Petri网和自动机提出了一种通过合理分配缓存空间来保证不需要不可靠资源的监控系统，使得该制造系统能顺利地持续运行下去；第三，针对一类有界Petri网，我们通过定义路径标识图来利用其结构信息而无需遍历全部系统状态的情况下实现了故障诊断；最后，我们针对一类具有不可观变迁的标记Petri网（Labeled Petri Net），提出了一种最小初始标识估计方法。