基于模糊Petri网的离散制造系统主动节能运行方法研究

作     者：费子成 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王峻峰;李世其

授予年度：2019年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 081202[工学-计算机软件与理论] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：离散制造系统 模糊Petri网 节能运行 仿真 

摘      要：我国目前是世界上最大的能源消费国与碳排放国之一,而制造业则是我国能源消耗的主力,其中离散制造业量大面广,正面临着巨大的节能减排压力。本文以国家自然科学基金项目为依托,对离散制造系统的节能运行机理和方法进行研究,提出了一种实时生产数据驱动的节能运行策略,在不影响系统整体效率的前提下,通过减少机器空载运行时间,实现系统层面的节能生产制造。本文主要研究内容如下:针对离散制造系统中的能耗主体即机器设备,分析了其运行过程中的能耗特性,并对其工作状态与能耗状态进行了多粒度的划分,描述了多粒度状态之间的转移关系。给出了物联环境下基于数字孪生的离散制造系统主动节能运行框架。对离散制造系统的节能运行知识进行了详细的分类和阐述,并通过加权模糊Petri网的多网络参数表示能力以及一种矩阵形式化的模糊Petri网推理算法,对离散制造系统的节能运行知识进行了表示与推理。提出了两种基于模糊Petri网的离散制造系统节能运行方法,即分布式节能运行方法和监督式节能运行方法。分别对两种节能运行方法的原理包括输入输出变量、以及模糊推理规则库等进行了详细的阐释,并通过实例具体展示了节能运行决策的过程。在Matlab/Simulink环境下建立了仿真决策模型,以串行制造系统为例进行了多种场景的仿真实验,实验结果验证了两种节能运行方法的有效性。根据两种节能运行方法各自的优劣势,结合生产实际给出了节能方法选取的建议。