含变迁故障Petri网的鲁棒活性控制

作     者：王锋刚 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘改云;吴启俊

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：自动制造系统 Petri网 变迁故障 鲁棒死锁控制 信标 

摘      要：Petri网适用于描述异步和并发计算机系统模型并且已广泛用于自动制造系统模型分析。目前国内外学者提出了很多基于Petri网的死锁控制策略,大多数工作都假设系统运行无故障或者包含不可靠资源。然而,实际生产系统中的大多数设备资源在加工零件时可能会出现操作故障,现有的控制策略不能处理这种情况。在考虑资源会发生操作故障的情况下,本文针对SPR(system of simple sequential processes with resources)网设计了鲁棒死锁控制策略。主要的研究工作如下:针对SPR网中发生操作故障的问题(变迁发射时未执行后置条件),本文提出了一种鲁棒死锁控制策略。设计子网来模拟变迁后置条件失败和变迁重新加载的步骤,给故障变迁添加重新加载子网,得到的模型称为α-SPR(SPR with transition unexe-cuted postconditions)。首先通过分析系统判断变迁发射时未执行后置条件是否会产生新的死锁,然后基于信标来设计控制库所。计算出系统所有的严格极小信标,为每个信标添加控制库所使其不被清空。此控制策略使得α-SPR网无论变迁是否发生后置条件失败都能保持活性。针对SPR网中资源发生操作故障的问题(变迁发射时未执行前置条件),本文提出了一种鲁棒死锁控制策略和一种故障检测方法。设计子网来模拟变迁前置条件失败和变迁重新加载的步骤,得到的模型称为β-SPR(SPR with transition unexecuted preconditions)。提出了两阶段理论来解决β-SPR网的鲁棒死锁控制问题。第一步,根据基本信标的控制策略对不考虑变迁故障的系统进行控制,添加控制器。第二步,在考虑变迁故障的情况下,将重新加载子网添加到第一步产生的派生系统中,这可能会导致新的死锁产生,从而导致系统不可靠。为了使系统可靠,提出了由观测器观测故障变迁的定义。通过第一步计算的控制域来构建扩展控制域,利用扩展控制域构造控制库所,以便观测器能够观测到故障的变迁。此控制策略使得β-SPR网无论变迁是否发生前置条件失败都可以保持活性。最后,用例子来验证提出策略的正确性。可以得出结论,文中提出的鲁棒活性控制策略能够使α-SPR和β-SPR网无论变迁是否发生故障都能保持活性。