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1、 西安电子科技大学博士学位论文基于信标迭代控制的Petri网死锁预防策略姓名：李绍勇申请学位级别：博士专业：机械电子工程指导教师：李志武201109 摘要摘研究的重要对象和应用领域。由于竞争械挠邢薰蚕碜试如机器人、机床、夹锁避免方法和死锁预防方法。其中，死锁预防方法是将死锁问题解决在系统的设计阶段而非运行阶段，无需在线决策，因此在实际应用中得到了广泛关注。由于建模械乃浪侍庥隤网中的一种特殊结构一信标具有强相关性，即，信标一旦在某个标识下被清空，则永久地在这个标识的所有后继标识下保持清空状态，阻止了相关变迁的发射，从而导致死锁的发生。因此，通过对信标的控制就能够消除死锁，实现死锁预防的目的。对于
2、普通珻使其可控：对于一行为许可性。针对基于腇中的死锁问题，本文的目标是设计有效的死锁预防策略。通过部分枚举计算法求解出引起死锁的信标，根据其补集。添加合适的控制库所使得求解出的信标可控，获取活性刂破鳌医徊交蚧畹氖芸豍网系统的结构，降低控制实现的难度和经济成本。本文的主要研究成果如下：梦南住】中的混合整数规划通淖永郤琈中资源库所的数目，得到相应的基本信标。进而添加该基本信标补集的标识约束，使得迭代求解依次进行，直至网系统中无最大的空信标存在。得到了一个基本信标的集合。它避免了完全枚举所有的严格极小信标，从中计算出基本信标集合的作法，提高了计算效率。标 根据必需信标的补集，引入两类胀鸵话控制库所，
3、予以恰当地添加，使得迭代过程薷奈南譡方法的目标函数并且添加新的约束条件，得到了改进含着资源库所数目和总的库所数目均最少的信标。相比以往的部分枚举求解信标的做法，即，先求解出最大的空蛩辣晔信标，进而提取出相应的最小信标。方法减少了信标求解的步骤。并且提出了基于灵巧信标控制的死锁预防策略，得到了结构相是冗余的，可以将其从簟琈中删除且并不改变化简网的活性。否则，表明该控制库 琣，琣，琣琣畐瑆 ， ， 琣， 【琣 瓾，瑃甌 琍瑂琺 程学院，获工学学士学位。年毕业于兰州理工大学电信工程学导师：李志武教授。主要研究方向：离散事件系统的监控和自动控制系统的研究及应用。有多篇稿件正在评审中。 主要符号对照表主
4、要符号对照表合法砜标识集合危险标识集合禁止标识集合表示瑃士表示仇颉螅瑃士 回路基本路径琗的支撑网系统簦琈的可达图邢蛲旷的由状态方程确定的网系统簦的标识集只包含合法标识的可达图 裳泻氩蒻极小信标的集合中基本信标的集合中从属信标的集合库所集合奶卣鱌向量网，眠组合而成网空集分离事例集合 引言研究背景及其意义人们对产品质量和功能要求的不断提高，导致了产品市场需求的快速变化，从而缩短了产品的更新换代周期和提高了制造新产品的难度。同时，激烈的产品市场竞争，要求产品的种类、数量和成本是多品种、小批量和经济的。因此，能够适应上述需求动态变化的新生产模式就应运而生，它可以由具备柔性榻菪、可代表，其重要功能有：科
5、学技术的迅猛发展，尤其是信息技术在生产制造系统领域的广泛应用，确保了忱诵兴枰5娜找娣倍唷碜鄹丛拥墓芤G如安全性、可靠性、生：系统的行为可由一个离散的状态空间来描述。当某个蚰承事件触发时，系统的状态亦随即发生改变，即从当前的状态变化到下一个状态。因此，事件对于系统的影响在持续地传播。泄叵相互依赖关系。间可能不同，即系统中事件的发生是异步的。：一个资源每次只能被一个进程所使用。侨范：是指无法预知进程完成的确切时间、资源故障的发生 调试等。其中，基于重组、柔性和灵捷性等的要求，使得控制软件的设计是一项难度械乃浪怯捎诰赫邢薜墓蚕碜试如机器人、机床、夹具和传送带钟胁却返却都在等待着其下一个进程所持有资源
6、的释放。相关的研究表明，必要条件取决于系统和资源的物理属性，即对于一个给死锁问题的研究方法图论要数学工具。其中，图论的方法简单直观，可以有效地描述任务和资源之间的交互关系，资源分配系统 第一章引言运行性能缈煽啃浴踩浴屎蜕璞甘褂寐实；还可以检查和防止诸多不期望的系统行为缢浪试闯逋坏，动态仿真，从而分析和评估涌现出不少领军人物，如、人。年，德国人谒牟柯畚摹盞二十世纪八十年代初期【网作为一种图形化和数学化的建模工具，经过多年的发展，已经在计算机科学、自动制造等很多领域得到了应用，能够提供一个集成的建模、分析和控制环境，为系统的设计提供便利】。制造系统，前舾芍圃旎疃南低场，删。如图所示，制造活动可以从
7、技术与经济的两个方面来理解。从技术的角度，制造活动是应用物理与化学的方法，将原材料、劳动力、动力和设备集成起来，得到高质量产品的转换过程。从经济的角度，制造活动是对原材料进行增值的一个过程。产品图一个制造系统主要组成环节是物理子系统和控制子系统。物理子系统小车珹浯芯、缓冲存贮器等。控制子系统也称决策子系统，用于控制物理资源的运行，以达到组织 述，实现建模的目的。符号分别是圆圈匦位蚋口邢蛳叨一托诘殖莆M锌。用有向弧来连接。指向一个变迁馑的所有库所淝称为该变迁馑的输入库所淝集合，分别以汀表示；该变迁馑指向的所有库所淝称为它的输出库：机器人开始上载工件：机器人正在上载工件：机器准备就绪：机器正在加工
8、工件：机器结束加工，机器人开始卸载成品：机器人正在卸载成品：机器人结束卸载成品：输出传送带上的成品就位图 第一章引言是和都必须有托肯，也就是说，变迁的输入库所表示与该变迁相对应事件发生的前提条件。发生后，系统便处于船这一状态，导致了图中托肯的分布渤莆狿网的标识嘤谋浠磒偷械耐锌狭魇耍琲刑碇昧艘桓鐾锌稀覲网在其输出库所中放置了一个托肯。或者说，变迁的发射，使得托肯沿着与该变迁相系统进入了船这一状态。相应地，和船有托肯，使得变迁可以发射。的发生导致后，船有托肯，满足变迁发射的条件。它的发生使得船中的托肯流失了，和中各自添置了一个托肯，系统进入了册这一状态。针对自动制造系统慕侍猓琖蚙谖南譮中提出了面向
9、过琍和面向资源的网琑建模方法。相建模，建模简单、直观、易行，应用广泛，能够详细地表述复杂的资源需求和进程之间的相互作用条件。但是，需要使用较多的库所、变迁和输入输出弧，生成的网拓扑结构较大。下面给出建模的一訟的每种产品，分别统计其所需求的加工工序和资源。状态。分别给该库所添加一个输入和输出变迁，相应地表示该进程的开始和结束。输入和输出变迁也称为该工序的起始和终止变迁。一般而言，某个工序的终止变迁是其着该工序正在执行。若该工序库所中有多个托肯，表示完成该工序需要的资源有多重的加工能力。例如，用于表示机器的库所，其在初始状态下仅有一个托肯，表示该机器同时最多可加工一个工件。起始变迁的发射表示某个工序的开始，终止变迁的发射表示该工序的结束和下一个工序的开始。所。对于每一个资源库所而言，其输入弧的起点是该资源所参与的工序的终止变迁：其输出弧则指向其所参与的工序的起始变迁。軦的物理特性庸氖浚璞傅募庸洹嬷芰，人桓龃嬷氤善返幕撼迤、一条输入传送带鸵惶跏涑龃痛。 名撕岳名示意图錐的模型图一个腜网建模 第一章引言成品的工艺流程重复进行。个腜停直鹑缤一尽蚋隽薖网模型中库所和变迁的物理含义。图坏腜网模型中库所和变迁物理意义上的工件就绪尬结束加工，冗将载有半成品的托盘从尬上卸载头臨和舰赜邪氤善返耐信檀覤上载到尬上，分析图镜腜网模型，由于船是和共享的输入库所，即尬与竞争尬显毓半成品或尬
