基于Petri网的自动化制造系统死锁分析

基于Petri网的自动化制造系统死锁分析

一、基于Petri网的自动制造系统的死锁分析(论文文献综述)

林荣峰[1](2020)在《基于Petri网的自动制造系统多步向前死锁预测方法研究》文中研究表明离散事件系统(Discrete Event System,DESs)可描述工业实践中诸多现象和流程,它是以事件为驱动的动态系统。在系统设计时可设定约束条件来控制系统进入预期状态,完成特定的任务和目标。本文的研究对象自动制造系统(Automated Manufacturing Systems,AMSs)因具有事件驱动的特点归类于DESs。在生产实践中AMSs由多个子系统或模块有机组合而成,子系统和模块间对系统的资源存在相互竞争。有限的系统资源在分配不合理的情况下容易引发死锁,死锁可导致系统无法完成预期目标,因此死锁控制是AMSs设计的首要任务。本文选择具有图形化、数学化特点的Petri网为自动制造系统建模,利用Petri网进行死锁分析以获得系统死锁控制策略。Petri网的死锁分析方法主要基于模型的结构和可达图,基于结构或可达图的死锁分析方法各有优劣。本文结合可达图分析和信标理论,采用多步向前死锁预测方法获得系统最优死锁避免策略。多步向前死锁预测方法是一种动态的方法检测系统死锁,系统每到一个状态发射一定长度的变迁序列(长度即死锁预测需要的步数)检测可达状态是否发生死锁。确定死锁预测的步数需要计算不存在严格极小信标被清空的死区标识,现有的多步向前死锁预测方法需要计算完整可达图,然后将可达图分为死区和活区才能获得这类标识。面对规模大、结构复杂度高的模型,采用这种方法来计算这类标识十分困难。本文针对现有多步向前死锁预测方法的不足,主要完成以下工作:(1)在使用多步向前死锁预测方法对Petri网死锁分析时,利用模型简化规则简化去掉和死锁无关的结构,提出多步向前死锁预测方法和模型简化规则结合获得模型最优死锁避免策略。模型使用简化规则去掉与系统死锁无关的结构,不影响多步向前死锁预测需要的步数,确定死锁预测需要的步数只需要计算简化模型即可。使用简化规则降低了模型结构复杂度,有效地减少了可达标识数量,提高了计算死区中不存在严格极小信标被清空标识的效率。(2)为了避免多步向前死锁预测方法获得最优死锁避免策略计算完整可达图,本文使用分支定界法和整数线性规划法求解简化网模型的死标识,由死标识逆向生成计算死区标识。计算死区中没有严格极小信标被清空的标识只需要计算死区标识,这种计算方法避免计算完整可达图,缩小搜索范围提高了计算效率。(3)Petri网模型中有部分非共享资源和系统死锁无关,在Petri网死锁分析时去掉这些资源可以简化分析。虽然去掉这些资源不影响系统死锁,但是改变了多步向前死锁预测需要的步数。本文通过自动机理论中同步积运算由简化模型计算原始模型死锁预测需要的步数,达到了只分析、计算简化模型获得原始模型的最优死锁避免策略目的。

马甜[2](2020)在《基于欠标识信标的自动制造系统活性分析》文中认为死锁是自动制造系统(Automated Manufacturing System,AMS)中出现的一种极不理想的现象,系统陷入死锁即意味着缺失活性,通常会影响资源分配系统(Resource Allocation System,RAS)的正常运行,使得系统局部或整体陷入停滞状态,从而导致加工任务的失败。在以安全问题为首的系统中,可能带来灾难性的后果。因此,对系统进行活性分析,解释死锁出现的本质原因,非常重要。针对AMS的活性分析问题,在由Petri网建模的代表柔性制造系统(Flexible Manufacturing Systems,FMS)的一般网中,现有研究主要采用的工具为最大可控信标和死标识信标(Deadly Marked Siphon,DMS)。然而前者仅为S4R(System of Sequential Systems with Shared Resources,资源共享型顺序系统)网活性判定的充分条件,而后者方法不能直观、及时地反应S4R网的活性,过于依赖系统结构,且不能应用于更一般的网中。对于带装配操作的AMSs,因结构较为复杂,活性分析鲜有相关研究。为了能够更恰当地解释一般网中出现的死锁现象,本文主要从结构角度出发,提出欠标识信标。在Petri网建模的AMS中,基于欠标识信标分别对柔性和带装配操作的AMS两种系统进行活性分析。全文的主要研究工作如下:(1)S4R(Systems of Sequential Systems with Shared Resources,资源共享型顺序系统)作为一种代表FMSs的一般网,被拓展为一种更一般的网,即S*R网。对于具有同步操作的AMS,将一些现有的增广标识图(Augmented Marked Graph,AMG)子类网,拓展为一种新的AMGs子类网:AMG*网。(2)在S*R网中讨论基于DMS进行的活性分析中存在的问题,并分析解释问题存在的原因,对基于DMS的活性定理加以拓展。为解决DMS在一般网活性分析上的不足从而更恰当地解释一般网中出现的死锁现象,提出一种基于信标的活性特性化描述概念,即欠标识信标(Undermarked Siphon,US)。在S*R网中解释这类一般网中欠标识信标与活性之间的关系,得到基于欠标识信标的活性判定充分必要条件,并对欠标识信标结构进一步讨论,以确定其定义方式。最后在S*R网中,对比DMS与US,说明欠标识信标用于分析活性的优越性。(3)将基于欠标识信标对S*R网进行的活性分析相关工作拓展到AM G*网中。通过分析AMG*网中死锁标识的相关特性,可在系统可达的某个死锁标识下,讨论AMG*网中欠标识信标的结构,得到AMG*中基于欠标识信标的活性判定充分必要条件,并证明一个非活的AMG*网与四种不同类型的信标之间的关系。

宋俊豪[3](2020)在《基于共享资源的Petri网分解控制》文中提出自动制造系统中的死锁可能会造成生产率下降以及某些不可挽回的结果,所以有必要对死锁问题进行研究。Petri网可以有效的对自动制造系统进行建模和死锁分析,因此得到广泛运用。计算复杂性是设计死锁控制策略时必须面对的问题。本文提出基于共享资源的Petri网分解控制方法,能够有效的解决计算复杂性的问题。该方法首先使用共享资源的方式把一个较大的网模型分解成两个子网模型,并使用已有的死锁预防策略分别为每个子网模型设计活性Petri网控制器。然后将两个受控子网模型进行合并,分析合并后网系统产生死锁的原因。最后针对死锁产生的原因进行控制,为整个网系统设计活性Petri网控制器。由于只需要计算子网的可达标识,不需要计算整个网系统的可达标识,因此可以降低控制器设计的计算量。本文完成的主要工作有:1.在使用已有的死锁预防策略将子网模型进行控制的基础上,分析两个受控子网模型合并后网系统产生死锁的原因。通过对两个受控子网模型的所有标识进行分析,发现两个受控子网的一些标识在合并后的网系统中会抑制共享变迁的使能,从而产生死锁。对这些标识进行配对,通过控制这些标识对,给出避免死锁的方法。2.只有共享库所中的托肯数一致的标识才可能出现在合并后的网系统中,对受控子网模型合并时按照共享库所进行配对,可以避免不必要的计算;另外,通过向量覆盖的方法,可以有效的减少所需要考虑的特殊标识的数目,并且可以减少所添加的控制库所的数目,降低计算代价。3.通过对合并过程中两个受控子网模型的特殊标识和非特殊标识组合的情况进行深入分析,进一步完善控制策略,使得完善后的控制策略能够获得许可行为更多的活性Petri网控制器。4.使用多级分解的方式将一个网模型分解为若干个规模足够小的子网模型。由于Petri网可达图的规模和网模型的规模成指数关系,因此使子网模型的可达图规模远小于整个网模型的可达图规模,可以降低计算量。

卫屏[4](2020)在《基于Petri网的资源共享装配系统活性构建方法》文中认为自动制造系统(Automated Manufacturing System,AMS)的活性研究是生产系统领域中的研究热点问题。对于自动制造系统而言,死锁是不可以接受的,因为这意味着系统随时可能出现生产停滞现象,从而造成严重的甚至灾难性的后果。资源共享装配系统由于其包含同步操作,能够完成更为复杂的生产过程而受到了广泛的关注。但是该类系统结构复杂,建立其活性系统模型会面临许多困难和挑战。现有文献虽然对资源共享装配系统的活性进行了广泛的研究,但仍然存在极高的计算复杂度和结构复杂度,以及系统许可行为较低的问题。因此,对资源共享装配系统的活性进行深入研究是非常有必要的。本文运用Petri网作为工具,对资源共享装配系统的活性问题展开研究。主要研究内容如下:(1)提出装配资源控制网(Assembly Resource Control Net,ARCN)合成网的活性构建方法。在多个ARCN的合成过程中,如果某些ARCN的基本子进程合成后存在一类不正当的进程推进顺序会导致合成网中出现可被清空的信标,即出现死锁,则基于广义互斥约束(General Mutual Exclusion Constraint,GMEC)为这些 ARCN 添加控制器抑制死锁的产生,使得ARCN合成网满足活性。该方法避免了对系统中的信标或者可达状态进行枚举,大大降低了分析难度。(2)提出含有资源的简单标识图(Simple Marked Graph With Resource,SMGR)合成网的活性构建方法。如果SMGR合成网不满足活性,则提出一种基于信标补集的活性局部监督控制策略,使得只要有一个SMGR中的资源在系统状态空间集中不全部流入信标补集中,即可保证SMGR合成网满足活性。该方法计算简单,无需监控全局,只需监控局部就可使得整个合成网系统满足活性。此外,合成网系统的许可行为也得到了极大的提升。(3)提出一种适用于含有装配操作系统的线性规划方法来验证系统活性。基于该线性规划活性验证方法,对上述提出的两种活性构建方法分别进行验证,证明了其有效性。该线性规划活性验证方法避免了对信标、可达状态等系统全局信息的穷举遍历,极大地提高了验证效率。综上所述,本文分别对ARCN合成网和SMGR合成网提出的活性构建方法是在合成过程中对子网进行分析,并对子网设计控制器,使得最终的合成网系统满足活性。将高度复杂的活性分析问题以及死锁避免问题降维至一个简单的子系统,大大降低了计算的时间和空间复杂度;另一个显着的好处是建模过程更加灵活。

陈鹤峰[5](2019)在《基于面向资源Petri网的自动化制造系统的死锁控制与优化》文中提出自动化制造系统设计和实现过程是相当复杂的。通常需要在系统投入实施和运行之前,对其进行清楚、准确的建模,并对构成要素及系统特性加以分析,从而在设计之初可发现并克服系统存在的各种问题。如何根据产品信息和系统的制造能力设计生产计划与调度,使得制造系统中的物料流程安排合理有效,提高制造过程的柔性性能和效率。首先,需确保系统的操作的持续性,即无阻塞运行。其次,实现系统动态行为优化。Petri网是自动化制造系统建模和分析的重要数学工具。采用正规的Petri网——面向进程的Petri网—来对自动化制造系统建模,建模能力强,适用于各类制造系统,能够直观的描述了生产加工中的工件流向和资源分配与回收过程,但面向进程的Petri网模型的规模庞大,信息冗余偏多,网结构复杂,提取网结构困难(比如,提取“信标”需求解整数规划)等诸多不便。通过给正规的Petri网元素添加颜色及限制库所容量,将正规Petri网拓展为面向资源的Petri网。形式上,面向资源的Petri网可以看成一个有向图。与普通Petri网相比,面向资源的Petri网隐藏了加工过程的某些信息,网规模较小,结构紧凑。死锁在网结构表现为完全的有向回路达到饱和。数学上图论中与有向图相关的算法可以平移到面向资源的Petri网上。面向资源的Petri网能准确地描述制造系统的特殊子类—析取的单资源系统—的行为特征,该子类正是本文的研究对象。本文采用可达图分析与结构分析相结合的手段,研究自动化制造系统中的“资源合理分配及优化调度”,建立恰当的数学模型和综合高效的控制算法,不仅确保系统无全局或局部的停顿,而且实现系统行为的优化运行。Petri网可达图存在状态爆炸问题,生成可达图是NP-hard的。首先,缩减面向资源的Petri网的规模,移除与死锁无关的网结构与网元素,使得可达状态计数以指数级降低。其次,状态空间被识别为两个不相交的子空间,即,合法标识集与非法标识集。然后,采用标识覆盖技术,将识别出数据空间缩小成两个规模更小的集合。最后,构造并求解一个整数规划问题获取系统最优控制控制策略。求解整数规划不是有效的算法。系统的死锁的充分必要条件是存在完全的资源变迁回路是饱和的。通过控制完全的资源变迁回路永远达不到饱和可以确保当前系统无死锁,但系统可能陷入“系统受控”而带来的死锁。如果任意两条完全的资源变迁回路的共享链的容量大于1时,仅通过控制完全的资源变迁回路永远达不到饱和而获得对系统的最优控制。面向资源的Petri网用来建模析取的单资源系统。共享链的容量为1的情形普遍存在。在可达性分析的基础上,采用标识结构识别技术,将压缩后的非法标识集按结构特征将其划分为特征子类。对于每一个子类,在网规模的多项式级的计算复杂度下识别该类的结构特征,获取最大许可控制策略,因而识别算法是有效的。对于还未能通过结构分析方法识别的标识,采用线性规划的方法求解。最后,通过文献中常见的范例证明提出的死锁预防最大许可控制策略是有效的。

赵阁阁[6](2019)在《基于数字孪生的烟包立体仓库半实物仿真调试与运行优化平台》文中认为大型自动化立体仓库是目前物流配送中心的关键组成部分,它具有货物存取立体化、运输分拣无人化、货位分配智能化、仓库管理信息化等诸多优势,因此得到越来越多生产制造企业的重视。自动化立体仓库合理高效的规划与运行,不但可以提高仓储效率、增加仓储能力,而且可以缩短仓储周期、减少占地面积、加快企业资金周转,对于提高企业的核心竞争力具有重要意义。本文提出将数字孪生技术应用于立体仓库的设计规划与调试优化过程中,利用计算机仿真软件实现对立体仓库的半实物仿真模型建模,并模拟立体仓库系统运行,使得系统的运行问题及瓶颈在方案设计初期就可以被发现,能够帮助避免在建设物理仓库的时候出现返工甚至返厂调试设备等问题,在立体仓库的建设投资之前,节省对仓库系统的设计及调试成本。经过仿真模拟运行及调试,实现对立体仓库系统的评估与诊断,并提出合理的优化方案进行改进,帮助企业制定高度个性化的物流系统设计方案。本文的主要研究内容如下:首先,对烟包立体仓库系统进行设计规划,对其需求进行数据分析与计算,总结出立体仓库的系统能力要求,为调试平台的模拟运行提供数据支持。针对调试平台中半实物仿真模型的建模问题,提出了一种基于Petri网的三维动态半实物仿真建模方法,利用Petri网模型能够形象地描述立体仓库系统存在的状态迁移、行为变化及作业流程,在仿真软件Demo3D提供的相关实体模型和Petri网模型结合的基础上,对立体仓库系统进行半实物仿真模型建模,通过对Petri网模型进行避死锁分析,找到该半实物仿真模型系统可以正常无死锁运行的充要条件。其次,WCS系统对于实现立体仓库的信息智能化管理至关重要,本文针对立体仓库控制系统(即WCS系统)的半实物仿真调试方法进行了研究。对WCS系统半实物仿真调试平台的通讯机制及信息交互原理进行研究与分析,实现了半实物仿真调试平台与WCS系统的通讯与信息交互。基于半实物仿真模型的建模,搭建WCS半实物仿真调试平台,通过对WCS系统的调试运行,发现输送线系统潜在的不合理问题并提出了相应的优化方案。然后,针对立体仓库货位分配问题,本文从出入库效率、货架稳定性、货物关联性聚集程度这三个问题,建立多目标函数的货位分配数学模型,然后利用多种群遗传算法求解该数学模型,经过对目标函数的求解结果进行分析与对比,验证了多种群遗传算法对解决货位分配问题的优越性。最后,通过对立体仓库系统半实物仿真建模的集成调试及运行,得到系统的仿真数据,分析验证了立体仓库系统的性能,证明了系统运行没有发生死锁或者其他瓶颈问题,对系统中关键物流设备利用率进行了统计,分析了某些设备利用率过低的原因,并提出了相应的优化方案再次运行,证明了立体仓库系统设计方案的可行性与稳定性。

杨阳[7](2019)在《双进程制造系统控制规律研究及性能分析》文中提出在柔性制造系统(Flexible Manufacturing Systems,FMS)中,通常会并行加工不同类型的产品,同一种资源会被不同的加工进程共享,如果资源分配不当,系统就可能产生死锁。死锁产生后,会导致整个或部分系统无法运行。因此,解决死锁问题是保证柔性制造系统正常运行的前提。Petri网可以有效地对制造系统进行建模,分析和死锁控制。基于Petri网的死锁预防策略有很多种,计算复杂度是各种策略都面临的重大难题。本文基于Petri网理论,从结构分析的角度,对S3PR(System of Simple Sequential Processes with Resources)网模型中的两个特殊子类:双进程S3PR网和双进程US3PR网的死锁预防问题进行研究。分析网的结构特点与死锁之间的关系,进而针对这两类网模型,分别提出了规律性的添加控制器的方法,避免了复杂的计算。主要完成的工作内容如下:1.针对双进程S3PR网模型,通过对其结构进行分析,发现相遇库所对饱和就会使系统进入相遇状态,从而造成死锁。当资源库所初始标识都是1时,渐进相遇状态如果不加以控制,系统会不可避免地进入相遇状态;当资源库所初始标识都是2时,除相遇状态外阻塞状态同样会造成系统死锁。根据死锁产生的原因,分别给出了资源库所初始标识都是1或2的双进程S3PR网的控制器设计方法,并验证了受控系统具有最大许可行为。进一步分析发现,相遇库所对、渐进相遇库所对和阻塞库所组在网结构中是规则分布的,可以直接由网结构获得。根据双进程S3PR网这一结构特性,得到了控制库所的添加规律。对于资源库所初始标识都是1的双进程S3PR网,可以将大部分控制库所进行合并,使控制器得到简化。2.在双进程S3PR网控制规律的研究基础上,将网模型扩展到双进程US3PR网和α-网,发现相遇路径对饱和是系统产生死锁的原因。对网模型添加控制库所,构造出由控制库所和受控库所组成的-不变式,使得系统不会进入相遇状态和渐进相遇状态,进而保证了系统活性,并且保留了最大许可行为。进一步分析,得到独立资源持有者回路数量与控制库所数量之间的数学关系,该数学关系间接反映了双进程US3PR网的控制规律。α-网相比于US3PR网,在结构上约束更少,具有更强的建模能力。在活性分析时发现,US3PR网的控制规律同样适用于α-网。3.针对资源库所初始标识都是1的双进程S3PR网模型,分析了在保证系统活性的前提下,如何控制生产顺序有利于提高整个系统的生产效率。

焦刘飞[8](2019)在《基于Petri网和启发式搜索的柔性制造系统调度问题的研究》文中研究表明柔性制造系统(Flexible Manufacturing Systems,FMSs)是一种典型的自动控制系统,可以使用机器人、自动引导车辆和缓冲器等共享资源生产多种类型的产品,具有高效率,高质量,高柔性等优点。随着工业4.0时代的到来,能够快速的响应用户不同的生产需求,在最短的时间内生产出具有高质量和个性化的产品就变成了当前制造业最重要的核心竞争力。而在此背景下的柔性制造系统的生产调度理论与方法的研究受到了各界广泛的关注。Petri网是一种功能强大的建模工具,它既有数学化的表示方式也有图形化的表示方式,经过国内外学者多年的不断研究和发展,已经形成了一套完善的理论体系。鉴于Petri网能够有力的描述柔性制造系统中的死锁、并发、冲突等特性,是建模和分析柔性制造系统的有力工具,因此已被广泛的应用在柔性制造系统的调度问题上。本文主要研究基于Petri网和启发式搜索的柔性制造系统调度的问题,该问题的解会以变迁激发序列的方式给出。根据得到的变迁激发序列对应的完工时间(makespan)和扩展标识数(expanded markings)来评价所提出的解决方案的性能。本文主要研究工作如下:1.为了能够快速而准确地找到调度问题最优解,最重要的是选取一个高效的启发式函数。本文提出了一种适用于系统中有可选择加工路线的改进启发式函数,同时给出了一种动态加权调度算法。通过使用该启发式函数并结合动态加权调度算法,可以得到一个具有更少完工时间和扩展标识数的系统调度方案。2.分析某实际的柔性制造系统案例,根据系统实际的生产环境和资源约束条件进行建模,得到该系统对应的Petri网模型。通过使用两种不同的高效启发式函数并结合本文给出的动态加权调度算法,得到对应的系统调度策略。最后通过比较使用不同启发式函数得到的系统调度策略,得出两种启发式函数的性能差异。3.在现有的柔性制造系统调度问题求解方法的基础上,本文根据实际生产环境的需求,针对一类典型的柔性制造系统在某些特殊生产环境下(高温、高压、强酸、强碱等)且有时间约束的生产调度问题,提出了两种在不同时间约束条件下的系统调度算法。最后再结合本文中给出的启发式函数,得到系统在有时间约束下的调度策略。

孙小娜[9](2019)在《Java平台下基于可达图分析的Petri网线性控制器设计》文中提出Petri网作为一种强大的数学建模工具,广泛应用在柔性制造系统(Flexible Manufacturing Systems,FMS)的建模、分析、控制和仿真中。然而,复杂Petri网模型的分析计算都依赖于Petri网仿真软件。因此,Petri网建模仿真软件的研究和开发是应用Petri网解决实际问题的关键之一。死锁是FMS设计过程中不可避免的问题,基于可达图的死锁预防策略往往会得到最大许可行为的系统。根据区域理论,Petri网的可达图分为活区和死区两个部分,基于该理论通过迭代求解线性规划来设计活性控制器,从而实现系统的死锁控制。向量覆盖方法的提出,能够有效减少需要考虑的标识数量,包括首遇坏标识和合法标识。运用向量覆盖方法前,需要枚举出系统所有的可达状态,在复杂系统中可能会出现状态爆炸问题。本文针对上述Petri网建模软件和死锁控制两方面的问题进行了研究,主要完成了以下工作:1.本文综合了Petri网简化方法和向量覆盖方法,采用先简化网后设计控制器的思想来实现系统的死锁控制。简化网时,本文在已有简化六原则的基础上,补充了简化规则。针对FMS的Petri网模型,从T-不变式的角度出发,提出了T-不变式简化规则。对于FMS的Petri网模型,首先依据T-不变式简化规则和简化六原则对其进行简化得到简化网;然后运用向量覆盖方法计算简化网设计活性控制器时需要考虑的首遇坏标识和合法标识;最后对简化网设计活性控制器,从而实现原网的死锁控制。Petri网简化方法和向量覆盖方法的结合,不仅能够有效减少需要计算的可达状态的数量,而且进一步减少了需要考虑的首遇坏标识和合法标识的数量,从而提高了控制器的设计效率。2.对于复杂的Petri网,运用简化规则得到对应的简化网,该简化网依然可能存在状态爆炸问题。在这种情况下,本文针对S3PR(System of Simple Sequential Processes with Resources)网提出了单一持有者资源库所的概念,给出了单一持有者资源库所的简化规则。结合该简化规则、T-不变式简化规则和简化六原则来简化S3PR网从而设计活性控制器,使得需要计算的可达状态的数量更进一步减少,从而进一步提高控制器的设计效率。3.本文对已有的Java平台Petri网仿真软件V1.0进行了优化改进和功能扩展。首先修复了软件平台存在的问题,包括修改了软件的核心架构,使软件系统层次更加分明;解决了软件界面重复的问题;删除了冗余的代码等。其次增加了简化模块和死锁控制模块,并增加了该软件和PIPE软件通过XML文件进行交互的功能;最后对优化扩展后的Petri网仿真软件V1.0进行了全面的功能测试,结果表明,该软件稳定可靠,建模仿真方便快捷,分析结果准确无误。

曾志鑫[10](2019)在《S3PR网线性控制器控制库所数目与初始标识关系研究》文中提出在自动化生产系统的实际运行过程中,可能会存在资源分配不当的情况,使得系统陷入死锁状态,进而导致系统无法运行,严重时会造成重大经济损失甚至是灾难。因此死锁问题是自动化生产系统在设计之初就必须要考虑的和解决的问题。Petri网作为一种建模工具,在自动化生产系统的建模、分析等方面有着广泛的应用。而在死锁的分析与控制方面,Petri网的死锁控制方式可以分为两类:基于可达图的分析方式和基于结构的分析方式。本文基于可达图和基于结构两种分析方式,探讨在改变S3PR网初始标识的情况下,给网系统添加线性控制器,使得网系统获得最大许可行为时,两种方式需要的控制库所数量与初始标识的关系。主要完成的工作有:1.在S3PR网不含ξ资源时,介绍其最大许可行为控制器控制库所数量与初始标识的关系,即无论是基于结构还是基于可达图的方式,最大许可行为控制器控制库所数量都不会超过严格极小信标的个数。2.在已有ξ资源概念的基础上,提出了双元ξ资源的概念,并证明了S3PR网在只含双元ξ资源时,控制其严格极小信标不被清空就可得到最大许可行为控制器。这意味着无论使用哪种控制方式,其最大许可行为控制器控制库所数量都不会超过严格极小信标个数。3.对ξ资源的概念进一步扩展,给出了单元ξ资源的定义,并证明了S3PR网在不含单元ξ资源时,控制其严格极小信标不被清空就可得到最大许可行为控制器。随后介绍了一种含有单元ξ资源的特殊情况,即活区标识集合是非凸的S3PR网,该网无法通过添加线性控制器的方式得到最大许可行为。

二、基于Petri网的自动制造系统的死锁分析(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、基于Petri网的自动制造系统的死锁分析(论文提纲范文)

(1)基于Petri网的自动制造系统多步向前死锁预测方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外发展现状
    1.3 研究课题的意义
    1.4 文章结构
第二章 Petri网的基础理论
    2.1 Petri网的基本概念
    2.2 Petri网的可达图和结构特性
        2.2.1 Petri网的可达图
        2.2.2 Petri网的结构特性
    2.3 S~3PR网
    2.4 小结
第三章 基于Petri网简化方法的死锁避免策略研究
    3.1 Petri网的简化技术
    3.2 Petri网的死锁控制策略
    3.3 多步向前死锁预测方法
        3.3.1 多步向前死锁预测方法基本思路
        3.3.2 多步向前死锁预测原理
        3.3.3 简化规则与多步向前死锁预测方法的结合
    3.4 计算Petri网模型的伪安全标识
        3.4.1 逆向生成计算Petri网的死区标识
        3.4.2 计算伪安全标识
    3.5 本章小结
第四章 S~3PR网的多步向前死锁预测
    4.1 有环的S~3PR网伪安全标识计算
        4.1.1 有环的S~3PR网模型分析
        4.1.2 自动机定义及同步积运算
        4.1.3 最优死锁避免策略
    4.2 有环模型的伪安全标识计算方法总结
    4.3 一类有环的S~3PR网的伪安全标识计算
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(2)基于欠标识信标的自动制造系统活性分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 自动制造系统的活性特性描述
        1.2.1 FMS活性特性描述
        1.2.2 带装配操作的AMS活性特性化描述
    1.3 论文的主要研究工作
        1.3.1 论文的主要研究内容
        1.3.2 论文框架及章节安排
第二章 Petri网基础
    2.1 Petri网基本定义
    2.2 Petri网结构特性
    2.3 Petri网动态特性
    2.4 信标和陷阱
    2.5 小结
第三章 基于DMS的活性分析研究
    3.1 引言
    3.2 基于Petri网的柔性制造系统的建模
    3.3 基于DMS活性分析的案例研究
    3.4 基于DMS活性分析的拓展
    3.5 小结
第四章 基于US的柔性制造系统活性分析
    4.1 引言
    4.2 S~*Rs的活性表征
    4.3 US的理论分析
    4.4 DMS和US的比较分析
    4.5 小结
第五章 基于US的AMG活性分析
    5.1 引言
    5.2 AMG系统建模
    5.3 AMG~*s活性表征
    5.4 AMG~*s活性表征拓展
    5.5 小结
第六章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简介

(3)基于共享资源的Petri网分解控制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外发展现状
    1.3 研究内容和意义
    1.4 论文结构
第二章Petri网基本理论
    2.1 多集
    2.2 Petri网的基本定义
    2.3 可达图
    2.4 结构不变式
    2.5 S3PR网
    2.6 本章小结
第三章 控制库所计算
    3.1 基于P-不变式计算控制库所
    3.2 向量覆盖法
    3.3 本章小结
第四章 基于共享资源的Petri网分解控制策略
    4.1 Petri网的分解与合并
        4.1.1 基于共享资源的Petri网分解
        4.1.2 基于共享资源的Petri网合并
        4.1.3 两种Petri网分解方式的区别
    4.2 受控子网模型合并时的死锁分析
    4.3 控制器设计
    4.4 算例
    4.5 本章小结
第五章 死锁控制策略的优化
    5.1 受控子网模型的深入分析
    5.2 控制器设计
    5.3 多级分解
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(4)基于Petri网的资源共享装配系统活性构建方法(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要工作和章节安排
        1.3.1 已有研究的主要问题
        1.3.2 本文的主要研究内容
        1.3.3 论文框架及章节安排
第二章 Petri网基础理论知识
    2.1 引言
    2.2 Petri网的基本定义
    2.3 资源共享装配系统建模
        2.3.1 资源共享系统的Petri网模型
        2.3.2 装配系统的Petri网模型
        2.3.3 基于Petri网的资源共享装配系统建模
    2.4 Petri网进程
    2.5 本章小结
第三章 ARCN合成网的活性构建
    3.1 引言
    3.2 ARCN合成网建模
        3.2.1 基本合成方法
        3.2.2 ARCN建模
        3.2.3 ARCN合成网建模及限制规则
    3.3 ARCN合成网的子进程求解算法
    3.4 ARCN合成网的活性分析
    3.5 活性监督控制策略
        3.5.1 广义相互抑制约束
        3.5.2 子网中的控制器设计
    3.6 活性验证
    3.7 本章小结
第四章 SMGR合成网的活性构建
    4.1 引言
    4.2 SMGR合成网建模
    4.3 活性局部监督控制器设计
        4.3.1 死锁分析
        4.3.2 活性局部监督控制器设计
        4.3.3 许可行为对比验证
    4.4 案例实施
    4.5 本章小结
第五章 活性验证
    5.1 活性验证方法介绍
    5.2 案例的活性验证
        5.2.1 ARCN合成网的活性验证
        5.2.2 SMGR合成网的活性验证
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
附录
参考文献
致谢
作者简介

(5)基于面向资源Petri网的自动化制造系统的死锁控制与优化(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外的研究现状
    1.3 研究目标及创新点
    1.4 研究内容与组织结构
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 组织结构
第二章 正规Petri网与拓展Petri网
    2.1 多重集合
    2.2 Petri网
    2.3 Petri网的行为特性
        2.3.1 有界性
        2.3.2 可达性
        2.3.3 活性
        2.3.4 守恒性
    2.4 Petri网的可达图
    2.5 特定的Petri网
        2.5.1 有限容量Petri网
        2.5.2 着色Petri网
    2.6 小结
第三章 自动化制造系统及其Petri网建模
    3.1 自动化制造系统概述
        3.1.1 刚性与柔性制造系统
        3.1.2 自动化制造系统定义
    3.2 自动化制造系统的分类
    3.3 自动化制造系统的状态转移
    3.4 自动化制造系统的状态特征
    3.5 自动化制造系统的POPN建模
    3.6 几个常见的POPN范例
    3.7 POPN中的特点
    3.8 自动化制造系统的ROPN建模
        3.8.1 ROPN定义
        3.8.2 ROPN状态演化规则
        3.8.3 ROPN建模
    3.9 ROPN之特征
    3.10 POPN与ROPN之比较
    3.11 小结
第四章 最大许可线性控制策略
    4.1 AMS中的死锁问题
    4.2 AMS中死锁问题的解决方法
    4.3 AMS中死锁预防策略
        4.3.1 可达性分析
        4.3.2 结构分析
    4.4 基于区域理论的线性约束
        4.4.1 标识分类
        4.4.2 最大许可行为监控器综合
    4.5 标识覆盖技术
    4.6 基于整数规划的最大许可控制器的综合
    4.7 小结
第五章 基于ROPN结构的控制器综合
    5.1 引言
    5.2 ROPN的死锁相关的网结构
    5.3 ROPN的监控器
    5.4 死锁控制策略正确性的充分条件
    5.5 缩小可达图规模
    5.6 ROPN的结构分析
        5.6.1 基础与常用符号
        5.6.2 单一颜色且充满的情形
        5.6.3 标识死锁的情形
        5.6.4 向前一步死锁的情形
        5.6.5 单一颜色的情形
        5.6.6 最大许可约束的线性规划求解
        5.6.7 综合最大许可控制器流程
    5.7 监督控制器的实现
    5.8 两个规模稍大的范例
    5.9 小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文
致谢

(6)基于数字孪生的烟包立体仓库半实物仿真调试与运行优化平台(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 立体仓库国内外研究现状
        1.2.2 数字孪生国内外研究现状
    1.3 研究内容
第二章 烟包立体仓库物流系统的设计规划
    2.1 烟包立体仓库系统构成
    2.2 立体仓库出入库系统方案设计
        2.2.1 入库方案
        2.2.2 出库方案
    2.3 立体仓库系统能力要求
        2.3.1 系统流量分析
        2.3.2 关键设备能力要求
    2.4 研究问题分析
    2.5 本章小结
第三章 基于Petri网的半实物仿真建模方法研究
    3.1 半实物仿真建模的技术路线
    3.2 基于Petri网的三维动态半实物仿真建模方法
        3.2.1 Petri网基本构成
        3.2.2 基于Petri网的三维动态半实物仿真模型建立
    3.3 出入库系统半实物仿真的建模案例及死锁分析
        3.3.1 出入库系统的死锁问题
        3.3.2 出入库系统的PN数学模型
        3.3.3 死锁分析
    3.4 本章小结
第四章 立体仓库WCS系统半实物仿真调试方法研究
    4.1 通讯机制
    4.2 WCS-输送系统半实物仿真模型信息交互原理
        4.2.1 信息交互站台与信息交互原理
        4.2.2 出入库信息交互过程
    4.3 WCS-SRM半实物仿真模型的信息交互
    4.4 WCS调试平台的集成搭建及输送线布局优化
        4.4.1 集成搭建方法
        4.4.2 调试运行及输送系统优化
    4.5 本章小结
第五章 立体仓库货位分配优化
    5.1 货位分配优化问题的数学模型
        5.1.1 模型条件假设
        5.1.2 多目标货位分配模型
    5.2 多种群遗传算法优化货位分配
        5.2.1 确定编码方式
        5.2.2 控制参数初始化
        5.2.3 创造初始种群
        5.2.4 构造适应度函数
        5.2.5 遗传操作设计
    5.3 立体仓库货位分配算例
        5.3.1 求解条件
        5.3.2 计算结果分析
    5.4 本章小结
第六章 烟包立体仓库系统模拟运行及优化分析
    6.1 立体仓库半实物仿真调试平台集成搭建
        6.1.1 平台整体架构
        6.1.2 关键技术
        6.1.3 仿真调试平台展示
    6.2 系统集成调试
        6.2.1 专机设备调试
        6.2.2 整线模拟运行集成调试
    6.3 系统瓶颈诊断及优化
    6.4 本章总结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文
致谢

(7)双进程制造系统控制规律研究及性能分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外发展现状
    1.3 研究意义
    1.4 论文结构
第二章 Petri网基本理论及子类
    2.1 Petri网的基本概念
        2.1.1 多集
        2.1.2 Petri网的基本定义
        2.1.3 结构不变式
        2.1.4 信标与陷阱
        2.1.5 可达图
    2.2 S~3PR网与LS~3PR网
    2.3 本章小结
第三章 双进程S~3PR网模型及其控制规律
    3.1 双进程S~3PR网及其控制规律
        3.1.1 双进程S~3PR网及相遇状态
        3.1.2 资源库所初始标识都是1的控制规律
        3.1.3 资源库所初始标识都是2的控制规律
    3.2 控制库所合并
    3.3 本章小结
第四章 US~3PR网控制规律
    4.1 双进程US~3PR网控制规律
        4.1.1 US~3PR网
        4.1.2 双进程US~3PR网及其活性分析
        4.1.3 双进程US~3PR网的控制规律
    4.2 α-网及其活性分析
        4.2.1 α-网
        4.2.2 α-网活性分析
    4.3 本章小结
第五章 双进程S~3PR网生产效率研究
    5.1 自动制造系统的双进程S~3PR网模型
    5.2 双进程S~3PR网模型生产效率分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(8)基于Petri网和启发式搜索的柔性制造系统调度问题的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 Petri网国内外发展现状
    1.3 调度问题及研究方法
    1.4 论文结构
第二章 Petri网及其应用和基于Petri网的FMS建模
    2.1 Petri网基本概念和特性
        2.1.1 Petri网定义
        2.1.2 Petri网模型结构
        2.1.3 Petri网可达图
        2.1.4 Petri网特性
    2.2 时间Petri网
    2.3 Petri网的应用
        2.3.1 Petri网在柔性制造系统中的应用
        2.3.2 Petri网在调度问题中的应用
    2.4 基于Petri网可达图的启发式搜索
        2.4.1 A*算法
        2.4.2 启发式函数
    2.5 基于Petri网的FMS建模
        2.5.1 FMS简介
        2.5.2 FMS系统与Petri网元素的对应关系
        2.5.3 FMS系统的Petri网模型定义
        2.5.4 Petri网建模方法
        2.5.5 FMS建模实例
    2.6 本章小结
第三章 改进的启发式函数和Petri网模型及调度结果比较
    3.1 改进的Petri网模型
    3.2 启发式函数选择
    3.3 改进的启发式函数
    3.4 基于Petri网的FMS调度算法
    3.5 调度结果比较
    3.6 基于改进的Petri网模型的调度结果比较
    3.7 本章小结
第四章 有时间约束的FMS调度
    4.1 背景介绍
    4.2 有时间约束的FMS调度情况一
        4.2.1 情况一的FMS调度算法
        4.2.2 调度结果
    4.3 有时间约束的FMS调度情况二
        4.3.1 情况二的FMS调度算法
        4.3.2 调度结果
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(9)Java平台下基于可达图分析的Petri网线性控制器设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 Petri网仿真软件的发展
        1.2.2 死锁问题的处理方法
    1.3 论文结构
第二章 Petri网的基础理论
    2.1 Petri网的基本概念
    2.2 可达图
    2.3 FMS的Petri网模型
        2.3.1 S3PR网和LS3PR网
        2.3.2 ES3PR网和S3PMR网
        2.3.3 S4PR网和S3PGR2网
        2.3.4 S*PR网
    2.4 本章小结
第三章 基于简化规则的活性控制器设计
    3.1 Petri网的简化理论
        3.1.1 六个简化规则
        3.1.2 基于T-不变式的简化规则
    3.2 活性控制器的设计
        3.2.1 依据P-不变式计算控制库所的分析
        3.2.2 最优控制库所分析
        3.2.3 向量覆盖方法
        3.2.4 禁止首遇坏标识添加控制器
        3.2.5 最优控制器的设计
    3.3 简化规则和向量覆盖方法的结合
    3.4 本章小结
第四章 单一持有者资源库所的简化
    4.1 单一持有者资源库所的基本理论
        4.1.1 单一持有者资源库所的定义
        4.1.2 单一持有者资源库所的简化规则
    4.2 基于单一持有者资源库所简化规则设计控制器
    4.3 基于原网和基于简化网设计控制器的结果比较
    4.4 本章小结
第五章 Petri网仿真软件V1.0的优化改进和功能扩展
    5.1 Petri网仿真软件V1.0的介绍
    5.2 Petri网仿真软件V1.0存在的缺陷及优化改进
    5.3 模块需求分析
        5.3.1 简化模块的需求分析
        5.3.2 死锁控制模块的需求分析
    5.4 优化扩展后软件的架构分析
        5.4.1 优化扩展后软件的模型图
        5.4.2 优化扩展后软件的功能图
        5.4.3 优化扩展后软件的UML类图
    5.5 软件系统测试与对比
        5.5.1 软件系统测试
        5.5.2 与其它仿真软件的对比
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(10)S3PR网线性控制器控制库所数目与初始标识关系研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 控制库所数量与初始标识关系的研究背景及意义
    1.2 论文结构
第二章 Petri网的基本定义
    2.1 Petri网
    2.2 结构不变式
    2.3 信标
    2.4 可达图
    2.5 S~3PR网
    2.6 MPRT回路
    2.7 本章小结
第三章 无ξ资源的S~3PR网线性控制器控制库所数量与初始标识的关系
    3.1 ξ资源的定义
    3.2 两种死锁预防策略介绍
        3.2.1 基于结构的控制方式
        3.2.2 基于可达图的控制方式
    3.3 无ξ资源的S~3PR网线性控制器控制库所数量分析
    3.4 本章小结
第四章 只含双元ξ资源的S~3PR网线性控制器控制库所数量与初始标识的关系
    4.1 信标不可控标识
    4.2 只含双元ξ资源的S~3PR网的线性控制器
    4.3 只含双元ξ资源的S~3PR网的实例
    4.4 本章小结
第五章 不含单元ξ资源的S~3PR网线性控制器控制库所数量与初始标识的关系
    5.1 不含单元ξ资源的S~3PR网线性控制器控制库所数量分析
    5.2 活区标识集合是非凸的S~3PR网的线性控制器讨论
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

四、基于Petri网的自动制造系统的死锁分析(论文参考文献)

  • [1]基于Petri网的自动制造系统多步向前死锁预测方法研究[D]. 林荣峰. 西安电子科技大学, 2020(05)
  • [2]基于欠标识信标的自动制造系统活性分析[D]. 马甜. 西安电子科技大学, 2020(05)
  • [3]基于共享资源的Petri网分解控制[D]. 宋俊豪. 西安电子科技大学, 2020(05)
  • [4]基于Petri网的资源共享装配系统活性构建方法[D]. 卫屏. 西安电子科技大学, 2020
  • [5]基于面向资源Petri网的自动化制造系统的死锁控制与优化[D]. 陈鹤峰. 广东工业大学, 2019(03)
  • [6]基于数字孪生的烟包立体仓库半实物仿真调试与运行优化平台[D]. 赵阁阁. 广东工业大学, 2019(06)
  • [7]双进程制造系统控制规律研究及性能分析[D]. 杨阳. 西安电子科技大学, 2019(02)
  • [8]基于Petri网和启发式搜索的柔性制造系统调度问题的研究[D]. 焦刘飞. 西安电子科技大学, 2019(02)
  • [9]Java平台下基于可达图分析的Petri网线性控制器设计[D]. 孙小娜. 西安电子科技大学, 2019(02)
  • [10]S3PR网线性控制器控制库所数目与初始标识关系研究[D]. 曾志鑫. 西安电子科技大学, 2019(02)

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基于Petri网的自动化制造系统死锁分析
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