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Petri网在多资源复合共用FMS中的应用
王化冰
学位类型工学博士
导师郑应平
1999-07-01
学位授予单位中国科学院自动化研究所
学位授予地点中国科学院自动化研究所
学位专业计算机应用技术
关键词柔性制造系统(Fms) 多资源复合共用 建模 Petri网(Pn) 合成 死锁 死锁结构 死锁检测 死锁预防 Flexible Manufacturing Systems (Fms) Compound-shared-resource Modeling Petri Nets (Pn) Synthesis Deadlock Deadlock Structure Dea
摘要本文主要研究Petri网在FMS建模及死锁控制中的应用。与已有 的这方面工作的区别是:以往所讨论的资源共享FMS虽然允许同一 种资源可以同时被多个操作(工序)使用,但都假设每个操作只能利 用一种资源。而在实际的FMS中:一种资源可以同时被多个操作所 使用、每个操作又可以同时使用多种资源的现象,是无法避免的。为 了与过去工作中的存在上述假设的一般的资源共享定义相区分,对于 每种资源可以同时被多个操作所使用、每个操作又可以同时使用多种 资源的现象,本文将之称为多资源复合共用现象。将对应的FMS定 义为多资源复合共用FMS。 因此,本文所研究的Petri网在FMS建模及死锁控制中的应用, 是基于多资源复合共用FMS的研究,本文的研究结果真包含了以往 的基于资源共享FMS的研究结果,并且具有更为广泛的实际意义。 本论文的主要研究成果如下: 1)给出了多资源复合共用FMS的概念,放宽了S3PR模型中对 资源使用的限制,定义了适于描述多资源复合共用FMS的 E—S3PR模型。是对过去仅适于描述资源共享FMS的Petri 网模型的一个发展。 2)基于E—S3PR模型,本文讨论了多资源复合共用FMS的结构 特性:有界性、活性和可逆性。给出了多资源复合共用FMS 死锁的充分必要条件。基于这个充要条件,给出了系统的死 锁检测算法并同时得到了多资源复合共用FMS的一种死锁预 防控制策略。该算法与控制策略的特点是:仅对E—S3PR的 结构进行检验,与系统的状态无关,计算时间和复杂度不会 随初始标识的改变而改变。与那些依赖于初始标识和系统状 态的算法与控制策略相比较,该方法有较大的改进,特别是 在初始标识(系统资源数量)不确定时,效果更为显著。因 此,本文所得的算法可以有效地用于FMS系统的设计与分析。 3)给出了一种新的、完整的FMS的Petri网建模方法-OOPN 建模方法。该方法将FMS的不同的资源与不同的过程分别予 以建模,得到它们的对象子网,通过同步合成技术将这些子 网合成起来就是整个系统的Petri模型-OOPN模型。OOPN 模型与E-S3PR模型具有基本相同的表达内容和结构特性。 OOPN方法物理意义明确、建模过程具有对象化、模块化的 特点,适于计算机实现。 4)完成了基于Petri网模型的FMS建模系统一OOPN系统。 本文提供的OOPN系统补充了众多Petri网工具的两点不足: 当Petri网模型的规模比较大时,网的建立、编辑、阅读及理 解都
其他摘要This dissertation investigates the application of Petri nets in modeling and deadlock control of flexible manufacturing systems (FMS). Resource shared FMS was discussed in many papers by supposing that only one the number of resources is used at each state of a working process (WP). In this dissertation, we discuss the compound-shared- resource FMS in which multiple the number of resources can be used at each state of a WP. The main contributions of this dissertation include: 1) A Petri net model called extended S3pR (E-S~PR) is established to describe the compound-shared-resource FMS. The descriptive ability of E-S3pR is much stronger than the models based on the shared resource FMS. 2) Based on E-S3pR, we discuss the structure properties of the compound-shared-resource FMS including boundedness, liveness and reversibility. The sufficient and necessary condition of the liveness of compound-shared-resource FMS is proved. An algorithm is given for detecting deadlock structures, and a policy for deadlock prevention is proposed. Since this algorithm examines only the net structure, its computation time does not increase as the initial marking increases. So this algorithm appears to be more efficient than others, especially when the initial marking is large. 3) A new method for modeling FMS called OOPN is presented. In this method, different resources and WP of FMS are modeled respectively to obtain different object sub-nets. The model of the whole system is gained through the synchronous synthesis of all the object sub-nets. This modeling method is a modular and object oriented approach. 4) Based on OOPN, an OOPN modeling software is developed. It provides two functions lacking in other tools. One is the management of Petri nets project, and the other is a modeling tool of Petri nets for FMS. This software is not only the application of the theory proposed in this dissertation, but also a strongly demonstration of the theory.
馆藏号XWLW537
其他标识符537
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/5700
专题毕业生_博士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
王化冰. Petri网在多资源复合共用FMS中的应用[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院自动化研究所,1999.
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