普通Petri网最大可达数的两段式死锁控制策略

针对普通Petri网的死锁问题,本文提出了可实现最大可达数的两段式死锁控制策略(deadlock control policy,DCP).第1步,该策略求解原网(N0,M0)的基本信标(elementary siphons,ES)和从属信标(dependent siphons,DS),对每个基本信标添加控制库所(control place,CP)和控制变迁(control transition,CT),获得拓展网系统(N′,M′).第2步,构建拓展网系统的P–不变式整数规划问题,测试原网中从属信标的可控性.若所有从属信标满足可控条件,则直接得到活性受控网系统(N*,M*);反之,对不满足可控条件的从属信标也添加控制库所和变迁,从而也得到了(N*,M*).通过理论分析和算例验证,表明了该死锁控制策略的正确性和有效性.相比目前文献中的可实现最大许可行为数目(number of maximally permissive behavior,NMPB)的普通Petri网死锁预防策略,该DCP获取的活性受控网系统(N*,M*)可达数目与原网(N0,M0)是相同的,且最大可达数(maximally reachable number,MRN)高于最大许可行为数目NMPB.     

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.     

Petri网的子类G–system网的死锁控制策略

由于柔性制造系统中的死锁问题与对应建模Petri网中信标密切相关, 如何准确和快捷地求解这样的信标, 对于基于信标可控的死锁控制策略设计而言, 是十分重要的. 本文提出了基于G-system网灵巧信标的迭代式求解与受控的死锁控制策略. 与目前求解导致死锁信标所采用的部分枚举方法相比, 该方法避免了先求解出最大的死标识信标, 进而从中提取极小信标的步骤, 提高了信标的计算效率. 同时, 通过添加适当的控制库所, 使得灵巧信标满足max'-controlled, 获取的活性受控G–system网系统的许可行为数目可以得到进一步的提升. 通过理论分析和算例验证, 表明了该死锁控制策略的正确性和有效性.     

基于増广Petri网生成受控日志

为减少冗余日志,降低事件约束不可控对算法评估及验证的影响,提出基于可达状态的随机选择生成受控日志的方法.利用増广Petri网为系统建立模型,依据模型中库所与变迁的结构关系及标识分布构建输入矩阵;基于Petri网可达状态分析方法,随机选择触发可发生变迁,记录变迁序列;对记录进行受控分析,拼装生成多重集事件日志和XES标准...     

一种多机器人协作控制方法

提出了一种基于Petri网模型的多个移动机器人协作控制方法.该方法主要包括两个模块:高层控制模块(HLCM)和低层控制模块(LLCM).HLCM负责任务分配和再规划,LLCM实现单个机器人的控制逻辑.利用可达树对Petri网模型中的死锁进行检测,并给出了消除死锁的方法.仿真实验证明了该方法的有效性.􀁱     

基于混合整数规划的一般Petri网死锁检测方法

信标的受控性是检测柔性制造系统(flexible manufacturing system,FMS)Petri网模型是否存在死锁的关键因素.对于普通Petri网,在任何可达标识下所有信标不被清空是检测网系统非死锁的充分条件.然而,该条件对于建模能力更强的一般Petri网并不适用,max可控性条件由此产生.研究证明,该条件对于一般Petri网的死锁检测过于严格了.虽然其后有很多研究者通过改进max可控性条件以求给出条件更宽松的一般Petri网非死锁的充分条件,但大部分的研究成果都仅仅局限于一种顺序资源共享分配系统Petri网模型S4PR(systems of sequential systems with shared resources)网.因此,本文在max可控性条件的基础上提出了新的名为max#可控的信标可控性条件,并在此条件的基础上实现了基于混合整数规划(mixed integer programming,MIP)的死锁检测方法.与现有研究成果相比,max#可控性条件更宽松,可适用于更多类型的一般网,为解决大规模柔性制造系统中死锁监督控制器的结构复杂性问题提供了有力的理论支撑.     

基于信标的柔性制造系统的优化死锁预防策略

针对柔性制造系统（FMS）中的死锁问题,根据矩阵理论给出了Petri网中基本信标的概念,进而提出一种基于基本信标和混合整数规划法（MIP）的死锁预防策略．该策略将最优基本信标作为控制对象,以混合整数规划法给出的系统无死锁条件为目标函数．不考虑从属信标受控条件便可在多项式时间内使系统受控．该控制策略的显著特点是以较低的计算复杂度实现整个系统受控,并使需要添加的控制库所和连接弧大大减少．控制实例证明了其有效性．     

空标识可再生网的运算和性质分析

Lautenbach等人曾给出了一般网空标识可再生 (reproducibility of the empty marking)的充要条件,证明了一个网是空标识可再生的,必须存在含有源(fact)和汇(goal)变迁的非负T-不变,且由该T-不变所组成的变迁外延子网既不含有死锁(siphon),也不含有陷阱(trap).扩展了这个结论,证明了经合成、插入、删除、替换等运算后的网仍保持空标识可再生性.还进一步证明了空标识可再生网的逆网也是空标识可再生的;无环空标识可再生Horn网的T-不变一定可实现;一个含有源和汇变迁的无环P/T网是空标识可再生的,当且仅当其被T-不变所覆盖.这些结论可为复杂的逻辑推理及工作流逻辑网的畅通性检测提供更为有效的方法,最后给出了相应的算法.     

一种基于进程验证的Petri网可达性判定方法

为了解决Petri网的可达性判定问题,提出了一种基于进程验证的可达性判定方法.通过分析Petri网基本进程段子段间偏序关系,该方法提出原子进程段概念,求得原子进程段集及其偏序关系集作为可达性判定的验证对象.基于原网状态方程解向量、原子进程段T-向量的线性纯整数规划问题解,选取该解中非零分量对应的原子进程段子集作为待验进程段集,选取待验进程段间的偏序关系子集作为待验推理规则集,通过验证是否存在这两个集合上的以初始标识M0为推导初态、目的标识Md为推导终态的序列而判定(M0,Md)是否可达.分析表明该可达性判定算法的时间复杂度是依赖于原子进程段集规模的,最坏情况下不超过变迁集规模.     

基于Petri网的数据库系统并发控制活性分析

从数据库系统在时刻t的状态N出发,构造出相应的Petri网模型,进而构造出其可达标识图。通过分析可达标识图,可判断系统是否为死锁状态。若不是死锁状态,系统是否可能出现死锁,什么情况下系统肯定不会出现死锁。最后,给出了数据库系统中事务并发操作的死锁检测方法与避免措施。     

基于Petri网的并发系统活性分析

本文从数据库系统在时刻t的状态N出发，构造出相应的Petri网模型，进而构造出其可达标识图．通过分析可达标识图，可判断系统是否为死锁状态．若不是死锁状态，系统是否可能出现死锁，什么情况下系统肯定不会出现死锁．最后，给出了数据库系统中事务并发操作的死锁检测方法与避免措施．     

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     

Maximally Permissive Petri Net Supervisors for Flexible Manufacturing Systems with Uncontrollable and Unobservable Transitions

This paper presents a deadlock prevention policy to obtain behaviorally optimal supervisors for flexible manufacturing systems with uncontrollable and unobservable transitions. The conditions of uncontrollability and unobservability of transitions are revealed in the sense of the implementation of a Petri net supervisor. Then, integer linear programming models are designed to obtain a Petri net supervisor such that all legal markings are reachable and the number of control places is reduced. We also show that a controllable transition can be unobservable and self‐loops can be used to disable the transition but do not observe its firing. Finally, examples are provided to illustrate the proposed approach.     

一类非匹配不确定性系统的变结构控制

研究一类非匹配不确定性系统的变结构控制问题. 引入适当的状态变换, 将非匹配不确定系统描述成具有分级形式的两个子系统. 在保证第一个子系统二次渐近稳定的条件下, 利用线性矩阵不等式方法得到第二个状态变量的期望值, 并由第二个状态变量与其期望值之差构造滑动模, 并利用滑模运动的到达条件, 得到变结构控制律.     

Group Decision Making With Consistency of Intuitionistic Fuzzy Preference Relations Under Uncertainty

Intuitionistic fuzzy preference relation (IFPR) is a suitable technique to express fuzzy preference information by decision makers (DMs). This paper aims to provide a group decision making method where DMs use the IFPRs to indicate their preferences with uncertain weights. To begin with, a model to derive weight vectors of alternatives from IFPRs based on multiplicative consistency is presented. Specifically, for any IFPR, by minimizing its absolute deviation from the corresponding consistent IFPR, the weight vectors are generated. Secondly, a method to determine relative weights of DMs depending on preference information is developed. After that we prioritize alternatives based on the obtained weights considering the risk preference of DMs. Finally, this approach is applied to the problem of technical risks assessment of armored equipment to illustrate the applicability and superiority of the proposed method.      

基于混合整数规划的非阻塞监督控制器设计

提出一种新的死锁控制策略, 保证含有并发执行装配过程的一类柔性制造系统(Flexible manufacturing system, FMS) G-system的非阻塞性, 即在控制下, 受控系统从任意可达状态都可到达理想状态. 首先对Petri网模型运用混合整数规划算法求取一个最大的死信标, 然后从最大的死信标中求取一个需要受控的极小信标, 并对其添加控制库所, 从而保证所有信标的最大可控. 和现有方法相比, 该策略避免了求取所有的信标, 且添加较少的控制库所即可获得结构简单、许可行为趋于最优的控制器.     

面向OpenFlow网络的访问控制规则自动实施方案

针对OpenFlow网络数据平面频繁改变导致网络难以实时满足访问控制策略要求的问题,提出了面向OpenFlow网络的访问控制规则自动实施方案.首先,由实时构建的转发路径获得可达空间,并通过规则集动态合成算法消除访问控制规则间的冲突;之后,采用规则空间分割算法将合成后访问控制规则的拒绝空间与可达空间比较,以检测直接和间接违反访问控制规则的非法转发路径;在此基础上,结合网络更新事件与违反检测结果灵活采取自动的违反解决方法,包括规则更新拒绝、规则序列移除、基于线性规划(LP)的近源端规则部署和末端规则部署4种;最后转换访问控制规则形式.理论分析和仿真结果表明,方案可用于控制器上运行多个安全应用程序和交换机内存受限的情况,并且基于LP的近源端规则部署方法可以降低网络中的不期望流量.     

Petri-net-based robust supervisory control of automated manufacturing systems

Supervisory control that ensures deadlock-free and nonblocking operation has been an active research area of manufacturing engineering. So far, most of deadlock control policies in the existing literature assume that allocated resources are reliable. Additionally, a large number of methods are for systems of simple sequential processes with resources (S³PRs), where a part uses only one copy of one resource at each processing step. In contrast, we investigate the automated manufacturing systems (AMSs) that can be modeled by a class of Petri nets, namely S^*PUR. S^*PUR is a generalization of the S^*PR Petri net model, while S^*PR is a superclass of S³PR. This work addresses the robust supervision for deadlock avoidance in S^*PUR. Specifically, we take into account unreliable resources that may break down while working or being in idle, and the considered AMSs allow the use of multiple copies of different resources per operation stage. Our objective is to control the system so that: 1) when there are breakdowns, the system can continue producing parts of some types whose production does not need any failed resources; and 2) given the correction of all faults, it is possible to complete all the on-going part instances remaining in the system. We illustrate the characteristics of a desired supervisor through several examples, define the corresponding properties of robustness, and develop a control policy that satisfies such properties.