基于平行Petri网的制造系统调度与控制一体化方法

为了消除制造系统调度层与控制层之间的隔阂,实现对生产事件快速灵活响应,本文提出了一种调度与控制一体化的方法.首先,定义了一种新型Petri网模型,即平行Petri网,从而集成地描述了传感器、执行器、任务和资源信息,构建制造系统的信息物理系统模型;其次,提出了一种从平行Petri网到赋时Petri网的抽象简化方法,大规模压缩优化调度所需搜索的状态空间;再次,定义了策略Petri网以描述最优调度策略.最后,给出了平行Petri网与策略Petri网同步执行算法,使得平行Petri网与物理系统同步执行.     

具有多品种晶圆混合加工的单臂组合设备调度

为了提高晶圆制造中组合设备的生产效率,在考虑晶圆驻留时间约束条件下,研究没有共享加工模块的多品种晶圆混合加工的单臂组合设备调度问题.首先,采用面向资源的Petri网模型描述多种晶圆产品的混合加工过程,引入控制变迁避免模型的死锁,采用赋时库所和赋时变迁模拟系统资源的活动时间.其次,通过虚拟加工的方法平衡工序的负载,基于系统Petri网模型和拉式调度策略,推导出单臂组合设备在多品种晶圆混合加工情形下的可调度性判定条件,并以解析形式描述.最后,提出了系统稳态调度求解算法并以实例验证了算法的有效性和可行性.     

基于Petri网的智能计划编排及优化模型的建立

根据某印染企业实际加工生产过程,建立了相应的分层赋时着色Petri网模型.根据各种实际约束条件为生产过程建立了优化模型,同时结合智能算法实现生产调度甘特图的自动生成和生产计划的自动预排,最后与手工编制的生产计划进行了比较,证明了该方法的有效性.     

基于Stateflow的赋时Petri网仿真实现方法

以合理配置和优化内外资源为目的的生产调度问题已成为制造业的研究热点.通过利用赋时Petri网建模方法对Job Shop生产调度问题建立模型,采用Matlab环境下的Stateflow工具箱实现了对所建Petri网模型的动态可视化仿真,获得了网运行的变迁序列并构建出Petri网的可达图,同时分析了各机器生产效率.该仿真方法降低了Petri网理论分析的难度,仿真结果为制造系统的实际流程设计提供了依据.     

基于混杂系统Petri网模型的化工生产开车过程描述

研究了基于递阶模型的混合动态系统描述方法，针对化工生产开车过程，建立了由协调层和监控层组成的递阶模型结构，根据各层的动态特性，分别采用了赋时Petri网和混合Petri网进行了具体的描述。并以合成革生产DMF溶剂回收开车过程为例进行了具体的讨论。     

军用装备维修保障系统面向对象Petri网建模

Petri网模型是离散事件动态系统(DEDS)建模的有利工具,但传统的Petri网模型存在模型结构复杂、缺少时间描述等不足。该文在装备维修保障系统建模中,结合应用面向对象技术和有色Petri网、赋时Petri网理论,提出了将面向对象思想与赋时Petri网相结合进行装备维修保障系统建模的方法,并应用该方法对已有的空军通信导航装备维修保障系统Petri网模型进行了对象化和赋时改造,使得新建模型结构更加简约、直观,有利于扩展和仿真实现,并且具备时间描述功能。     

基于Petri网的交叉口建模与信号控制研究

针对城市交通系统特性,建立了反映交通流动态属性的赋时连续Petri网模型和交叉口信号控制的离散时延Petri网模型.设计专门的Petri网模型控制每个相位的红灯时间,一旦等待时间达到最长允许红灯时间,该相位信号灯强制转为绿灯,可避免相位红灯时间过长导致的驾驶员违规问题.为优化交叉口绿灯时间,根据单个因素的隶属度,通过模糊Petri网按照模糊规则综合确定当前相位绿灯延长时间.仿真结果表明,该方案对单一交叉口实现了较有效的控制.     

时间Petri网在即时检验流程建模中的应用

针对即时检验系统的设计与开发建模问题,提出一种基于时间Petri网的并发系统建模分析方法,为即时检验流程设计建立较为准确的信息化模型。通过将活动持续时间概念引入Petri网模型中,提出了适用于即时检验系统建模的时间Petri网建模方法,并设计了嵌入Petri网模型中的调度仿真器协助分析、优化即时检验控制过程。仿真实验结果表明所提出的时间Petri网建模方法在可达节点和运行时间等方面能够满足并行多类别即时检验调度与控制系统的流程建模实际需要,为流程仿真和分析提供有力工具,从而辅助系统设计者对即时检验系统进行优化。     

化工过程控制混杂系统及其Petri网描述

强调混杂系统的分析，研究了一类化工过程控制系统的混杂系统特性，建立了由过程层、监控层和调度层组成的混杂系统多层混合模型结构。论文分别讨论了各层混杂系统的模型形式，特别对过程控制层混杂系统模型进行了详细的描述。引入Petri网作为描述化工过程控制混杂系统的方法，以化工溶剂回收过程为例，建立了基于混合Petri网的过程控制层的模型。论文的工作为深入研究化工过程控制混杂系统奠定了基础。     

报文审批系统的赋时着色PN建模

报文审批系统(RAS)是一种典型的离散事件动态系统,适合用Petri网技术对其进行分析.考虑到传统Petri网具有一些固有的缺陷,文中基于高级Petri网--赋时着色Petri网(TCP-Net)理论,对RAS进行了分析,构造了RAS的赋时着色Petri网模型,给出了颜色转移函数.并且为了使用户能直观地了解当前报文的审批情况,还给出了流程跟踪算法.最终结果可以看出与传统Petri网模型相比,TCP-Net模型的复杂度已大大降低,并且结构简单清晰.     

基于时间Petri网优化设计单杂质间歇过程用水网络

近20年来,间歇过程用水网络的研究得到了人们的广泛关注,并取得了一定的发展。以往对间歇过程的水网络集成研究多采用图解法和数学规划法,图解法无法解决与水质、水量无关的目标或约束,数学规划法计算复杂且较难确定最优解。Petri网具有直观的图形表现能力和严密的数学基础,并且具有强有力的分析技术与手段,非常适合于系统的描述和分析。同时时间Petri网是在Petri网的基础上加入时间因素,可用来建立间歇系统的动态模型。故针对半连续间歇化工过程的单杂质用水网络,本文提出了基于时间Petri网建模的方法,分别对有中间储罐和无中间储罐间歇用水网络进行了研究,首先采用水级联分析法构建了夹点分析通用模型,能够快速准确地确定用水过程的水夹点位置和最小新鲜水需求量。然后根据Petri网的逻辑表述能力、动态传播特性、自主学习机制以及水网络设计原则、水网络综合基本原则和水源匹配规则建立了水网络综合Petri网通用模型,对有中间储罐的情况还确定了中间储罐的位置、数量与容量,实现了单杂质间歇过程用水网络的优化设计。最后对文献中实例进行了研究,得到的夹点位置、新鲜水用量以及用水网络与文献中一致,表明提出的方法是可行和有效的。该方法模型简单、直观,避免了水级联表格的繁复计算,拓展了Petri网在过程领域的应用。     

A deadlock prevention approach for a class of timed Petri nets using elementary siphons

To solve the problem of deadlock prevention for timed Petri nets, an effective deadlock prevention policy based on elementary siphons is proposed in this paper. Without enumerating reachable markings, deadlock prevention is achieved by adding monitors for elementary siphons, increasing control depth variables when necessary, and removing implicit, liveness‐restricted and redundant control places. The final supervisor is live. First, a timed Petri net is stretched into a stretched Petri net (SPN). Unchanging the system performance, each transition in the SPN has a unit delay time. Then the siphon‐control‐based approach is applied. Monitors computed according to the marking constraints are added to the SPN model to ensure all strict minimal siphons in the net invariant‐controlled. A liveness‐enforcing supervisor with simple structure can be obtained by reverting the SPN into a TdPN. Copyright © 2010 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society     

着色Petri网对高性能集群的建模与性能评估

针对形式化建模方法导致的状态空间爆炸问题,提出了一种基于Petri网的高性能集群建模与性能评估方法.首先分析了高性能集群的系统架构,构建了模型的总体结构;然后针对集群系统建立了相应的任务产生子模型和调度子模型,并通过对Petri网进行着色,根据不同种类任务的执行特点设计了相应的任务处理模型.仿真结果表明,利用所建立的模型能够有效评估关键参数对集群性能的影响.     

一种基于Petri网的指控信息网死锁的检测方法

Petri网的理论方法在并发异步通信控制中已得到广泛的应用,但在其相关的指控信息网中,死锁的检测与排除仍然是人们关注的重点和热点之一.提出一种基于Petri网的指控信息系统死锁的检测方法.其主要做法是:先将信息系统规范化整理后,采用Petri网理论抽取其数学模型,再将该模型进行规范化整理.从转移操作的线性排队中,逐个搜索,找出其信息输入的条数,并造表统计.然后对每一条进行逆向搜索,若发现任一处信息断链,则该转移操作有可能发生死锁;否则认为通达,该转移是活的.经应用结果统计分析,该方法可有效地应用在信息系统的规划中,将产生死锁的次数减少89%以上.存在的主要问题是如何尽量的优化减少搜索路线,力求做到能覆盖所有的路线.该项研究具有一定的理论意义和应用价值.     

Synthesis of 3D models by Petri net

This paper presents a synthesis method for 3D models using Petri net. Feature structure units from the example model are extracted, along with their constraints, through structure analysis, to create a new model using an inference method based on Petri net. Our method has two main advantages: first, 3D model pieces are delineated as the feature structure units and Petri net is used to record their shape features and their constraints in order to outline the model, including extending and deforming operations; second, a construction space generating algorithm is presented to convert the curve drawn by the user into local shape controlling parameters, and the free form deformation (FFD) algorithm is used in the inference process to deform the feature structure units. Experimental results showed that the proposed method can create large-scale complex scenes or models and allow users to effectively control the model result.     

爬行机器人的分层可控混成Petri网建模研究

飞机表面爬行机器人是一个复杂的离散事件和连续动态事件相结合的混成运动系统,为描述系统的静态特性和动态行为,提出一种分层可控混成Petri网模型.依据爬行运动机构定义了Petri网模型组成元素,建立了爬行机器人单轴和双轴分层可控混成Petri网,该模型可接收上层运动轨迹指令并输出爬行动作序列.实验表明,基于该模型实施的飞...     

基于变迁覆盖的制造系统死锁控制策略

基于系统Petri网模型,研究柔性制造系统的死锁控制问题.论文利用变迁覆盖为系统设计活性控制器.变迁覆盖是由一组极大完备资源变迁回路组成的集合,其变迁集覆盖了Petri网中所有极大完备资源变迁回路的变迁集.验证变迁覆盖的有效性,然后仅对有效变迁覆盖中的极大完备资源变迁回路添加控制位置,就得到系统的活性受控Petri网.这种受控Petri网包含的控制位置个数少,从而结构相对简单.最后通过一个例子说明了所提出的死锁控制策略的构成与特点.     

Optimizing the functioning of systems by means of neural network models of Petri nets

The paper describes a method for the optimization of systems represented by models based on Petri nets. For solving optimization problems, it is proposed to use a Petri net model implemented by an artificial neural network. The method is exemplified by its application to control an imitation of a Petri net.     

信标基底的可选择性在制造系统死锁控制中的应用

本文基于Petri网模型,讨论柔性制造系统的死锁控制问题.为了建立结构简单的Petri网控制器,本文在以前的工作中提出了信标基底的概念.信标基底是一组满足特定条件的严格极小信标集合.本文证明基于不同的信标基底,建立的受控系统其容许性能也不同.而容许性是评价死锁控制策略优劣的重要标准之一.故如何选择信标基底,提高受控系统的容许性能是值得研究的问题.本文讨论了使受控系统容许性能大大提高的信标基底的选择条件.基于该条件,为柔性制造系统建立有效的死锁控制策略.最后,通过两个例子解释该条件和策略.     

Optimal deadlock avoidance Petri net supervisors for automated manufacturing systems

Deadlock avoidance problems are investigated for automated manufacturing systems with flexible routings. Based on the Petri net models of the systems, this paper proposes, for the first time, the concept of perfect maximal resourcetransition circuits and their saturated states. The concept facilities the development of system liveness characterization and deadlock avoidance Petri net supervisors. Deadlock is characterized as some perfect maximal resource-transition circuits reach their saturated states. For a large class of manufacturing systems, which do not contain center resources, the optimal deadlock avoidance Petri net supervisors are presented. For an general manufacturing system, a method is proposed for reducing the system Petri net model so that the reduced model does not contain center resources and, hence, has optimal deadlock avoidance Petri net supervisor. The controlled reduced Petri net model can then be used as the liveness supervisor of the system.