徑為~t,;+1,pi;+1，…J
是_M的依賴(lài)于故障的 操作下游鄰域FODN(Failure-dependentOperationDownstreamNeighbor),其中，
[0051] 定義14 :給每一個(gè)托肯定義一個(gè)識(shí)別碼：xG\，其中G是托肯數(shù)的總和，\為自 然數(shù)集合{1，2,…，G}。yx代表第x個(gè)托肯前進(jìn)的步數(shù)，在初始狀態(tài)M。下，VxGA/c,yx= 〇。 第x個(gè)托肯前進(jìn)一步就有：yx=yx+l。
[0052]本發(fā)明分為三個(gè)具體的步驟：
[0053] 1)進(jìn)行死鎖避免算法：
[0054] 1. 1)初始化；
[0055] 1. 2)采集當(dāng)前狀態(tài)信息，包括每個(gè)庫(kù)所所含的托肯數(shù)，其中，活動(dòng)庫(kù)所中的托肯數(shù) 表示當(dāng)前所含的工件數(shù)，資源庫(kù)所中的托肯數(shù)表示當(dāng)前剩余的資源數(shù)目；
[0056] 1. 3)根據(jù)變迀發(fā)射規(guī)則，求出當(dāng)前狀態(tài)下所有使能的變迀集合TEN，且所有使能的 變迀集合TEN中的元素個(gè)數(shù)為n;
[0057] 1. 4)令無(wú)死鎖變迀集合=備
[0058] 1.5)第i中工件類(lèi)型或進(jìn)程的第j個(gè)變迀％屬于可容許的變迀集合TEN，且 在當(dāng)前剩余資源支撐下，工件若能從當(dāng)前位置走到最近的關(guān)鍵位置，則無(wú)死鎖變迀集合 7一，u 否則進(jìn)行步驟1. 5)。：=表示"定義為"的意思。
[0059]2)進(jìn)行穩(wěn)健性加強(qiáng)算法：
[0060] 進(jìn)程將被分為三類(lèi)：a、當(dāng)前以及后續(xù)路徑中只占用可靠資源的進(jìn)程；b、當(dāng)前沒(méi)有 占用，但是后續(xù)路徑需要不可靠資源的進(jìn)程；c、當(dāng)前占用了不可靠資源的進(jìn)程。那么根據(jù)這 些進(jìn)程選擇可以發(fā)射的變迀。首先，第一種進(jìn)程中的變迀允許發(fā)射，很顯然這些變迀的發(fā)射 不會(huì)影響到其他進(jìn)程，即使資源故障了，這些進(jìn)程也不會(huì)阻塞其他的進(jìn)程；其次是第二種進(jìn) 程中的變迀，可以分為兩種情況討論，1、當(dāng)前資源足夠支撐庫(kù)所中的托肯前進(jìn)到最近的不 可靠資源至少被儲(chǔ)存起來(lái)，則這種變迀允許發(fā)射，2、否則不允許發(fā)射；最后，也分兩種情況 討論，若當(dāng)前庫(kù)所占用的不可靠資源沒(méi)有故障，即，s(ri) = 1，且后續(xù)路徑不需要不可靠資 源，或者當(dāng)前資源足夠支撐其托肯走到最近的不可靠資源，則變迀允許發(fā)射，否則不允許發(fā) 射。
[0061] 穩(wěn)健性算法將從無(wú)死鎖變迀集合tdf中挑選產(chǎn)生一個(gè)允許發(fā)射的變迀集合 g ，使得系統(tǒng)既無(wú)死鎖又是穩(wěn)健的。具體包括以下步驟：
[0062] 2. 1)對(duì)于變迀tGTDF，若工件在當(dāng)前庫(kù)所以及后續(xù)路徑中都不占用不可靠資源， 則tGTrb;
[0063] 2. 2)對(duì)于tGTDF，若工件在當(dāng)前位置沒(méi)有占用不可靠資源，后續(xù)路徑中需要占用 不可靠資源，那么，如果當(dāng)前資源足夠支撐該工件前進(jìn)到最近的不可靠資源，且能夠被存儲(chǔ) 起來(lái)，則teTrb;
[0064] 2. 3)對(duì)于tGTDF，若工件在當(dāng)前位置占用了不可靠資源，則，如果當(dāng)前工件占用的 不可靠資源沒(méi)有故障，且后續(xù)路徑中不需要不可靠資源，或者當(dāng)前資源能夠支撐其前進(jìn)到 最近的不可靠資源，則tGTRB，其中，TRB為變迀集合；
[0065]2. 4)否則，tg選擇下一個(gè)tGtdf，進(jìn)行步驟2. 1)，直至TRB中所有變迀都找 出來(lái)之后進(jìn)行步驟3)。
[0066] 3)進(jìn)行并發(fā)性改善算法
[0067] 為了提高系統(tǒng)的并發(fā)性，希望所有的托肯都能夠以同樣的速度前 進(jìn)，這也就意味著，任意兩個(gè)托肯之間的前進(jìn)步長(zhǎng)最大的差距越小越好，即， min{majryv-yx;. {x;,xjGA/G其中，用;Kr:表示第Xl個(gè)托肯前進(jìn)的步數(shù)，用務(wù)t表示第 Xl個(gè)托肯前進(jìn)的步數(shù)。
[0068] 具體包括以下步驟：
[0069] 3. 1)給變迀集合TRB中的每一個(gè)變迀對(duì)應(yīng)的托肯添加標(biāo)簽x1;
[0070] 3. 2)用：表示第Xi個(gè)托肯前進(jìn)的步數(shù)；
[0071] 3. 3)挑選最落后的托肯，則其對(duì)應(yīng)的變迀屬于并發(fā)性改善變迀集合Tmc;
[0072] 3. 4)讓并發(fā)性改善變迀集合TMe中的一個(gè)變迀發(fā)射
[0073] 3. 5)返回到采集當(dāng)前狀態(tài)信息步驟即步驟1. 2)。
[0074] 本發(fā)明關(guān)注于帶有不可靠資源的自動(dòng)制造系統(tǒng)的穩(wěn)健的活性使能監(jiān)督控制器的 合成，提出了一種分布式的方法，不僅能夠避免由循環(huán)等待引起的死鎖問(wèn)題，同時(shí)避免了由 資源故障引起的阻塞狀態(tài)。通過(guò)在線(xiàn)核實(shí)資源用量，本發(fā)明的方法避免離線(xiàn)合成基于全局 信息的故障感知監(jiān)督控制器。通過(guò)這三個(gè)算法的運(yùn)行，將產(chǎn)生一組變迀集合，任意屬于該集 合的變迀的發(fā)射都能滿(mǎn)足無(wú)死鎖，穩(wěn)健性并改善系統(tǒng)并發(fā)性，因?yàn)椋篞I'm每發(fā) 射一個(gè)變迀后，這三個(gè)算法需要重新依次計(jì)算，再產(chǎn)生一個(gè)新的變迀集合，如此循環(huán)往復(fù)， 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地生成一組事件發(fā)生序列。
[0075] 在圖1所示的模型中模擬了一個(gè)由三種工件類(lèi)型進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)四種資源 和1~4，其中r4是不可靠資源，資源容量為CCrJ=C(r2) =C(r3) =C(r4) =2。P。 ={p1;p5,p9}, ={Pz~Piih2 = {P6 ~Psl% =(Pio~PulPrR ={^i~Pr=h),T={tt -t12], 不同加工階段的資源需求為aP2=心％ =匕= f3, ％ =匕flP> =心flP8= fl，％ = = ri-? ^riQ
[0076] 對(duì)于如圖 1 所示的PPN，假設(shè)在標(biāo)識(shí)M= 7 .Pi+p；^ *p5+2 *p6+2 *p7+8 *p9+2 ?r1+r2 下，在該網(wǎng)中有四個(gè)信{p^p&Pu-pwhSf{p4，p6，ps，p12-p15}，S3= {p4，p6，pn，p14， p15}，S4= {p3，ps，p12-p14}，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，限制工件類(lèi)型義和為不可以同時(shí)進(jìn)入加工進(jìn)程進(jìn) 行加工，很顯然，有了這個(gè)限制，上述四個(gè)信標(biāo)將不會(huì)被清空，即，系統(tǒng)無(wú)死鎖。在該狀態(tài)下， 孤有一個(gè)工件在階段2進(jìn)行加工，在決的第1和第2階段分別有兩個(gè)工件在加工，&沒(méi)有 工件在加工。巧和"分別還有2和1個(gè)空閑資源，經(jīng)被占用滿(mǎn)了。若此時(shí)不可 靠資源r4出現(xiàn)故障，p3,p5中的托肯無(wú)法前進(jìn)，因?yàn)閞3沒(méi)有空閑資源導(dǎo)致13, &無(wú)法發(fā)射，并 且由于被爲(wèi)的兩個(gè)工件占滿(mǎn)了的r4出現(xiàn)了故障，資源r3無(wú)法釋放。因此，整個(gè)系統(tǒng)都無(wú)法 運(yùn)行，直到&被修復(fù)。
[0077]對(duì)于圖 1 所示的PPN，假設(shè)M= 7 ?Pi+p^e?p5+p6+p7+7 ?Pg+Pu+ri+iYh^+i^，根 據(jù)死鎖避免算法，可以得到：TDF= ;根據(jù)穩(wěn)健性算法，可以得到： 1；[?={1:1，1:3,1: 5,1:6,1:7,1:9,1:12}，其中{1: 1，1:3,1:9,1:12}允許發(fā)射，因?yàn)樗鼈兯鶎俚倪M(jìn)程在后續(xù) 路徑中不需要任何不可靠資源，{t5，t6}允許發(fā)射，因?yàn)槭Ｓ噘Y源足夠支撐相應(yīng)的工件移 動(dòng)到最近的不可靠資源，只要&沒(méi)有出現(xiàn)故障，{t7}就允許發(fā)射；根據(jù)并發(fā)性改善算法， min()乂) = 0,max(.yXi) = 3,因此maxyXi - = 3,TMC={tt5,t12} 〇
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于Petri網(wǎng)的自動(dòng)制造系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 進(jìn)行死鎖避免算法： 1. 1)初始化； 1. 2)采集當(dāng)前狀態(tài)信息，包括每個(gè)庫(kù)所所含的托肯數(shù)，其中，活動(dòng)庫(kù)所中的托肯數(shù)表示 當(dāng)前所含的工件數(shù)，資源庫(kù)所中的托肯數(shù)表示當(dāng)前剩余的資源數(shù)目； 1. 3)根據(jù)變迀發(fā)射規(guī)則，求出當(dāng)前狀態(tài)下所有使能的變迀集合TEN，且所有使能的變迀 集合TEN中的元素個(gè)數(shù)為n; 1. 4)令無(wú)死鎖變迀集合= 0 1.5)選擇第i中工件類(lèi)型或進(jìn)程的第j個(gè)變迀％;屬于所有使能的變迀集合TEN，且 在當(dāng)前剩余資源支撐下，工件若能從當(dāng)前庫(kù)所走到最近的關(guān)鍵庫(kù)所，則無(wú)死鎖變迀集合 U否則進(jìn)行步驟1. 5); 2) 進(jìn)行穩(wěn)健性加強(qiáng)算法：將從無(wú)死鎖變迀集合TDF中挑選產(chǎn)生一個(gè)的變迀集合 使得系統(tǒng)既無(wú)死鎖又是穩(wěn)健的；無(wú)死鎖變迀集合TDF中元素個(gè)數(shù)為m; 3) 進(jìn)行并發(fā)性改善算法： 3. 1)給變迀集合TRB中的每一個(gè)變迀對(duì)應(yīng)的托肯添加標(biāo)簽x1; 3. 2)用)^表示第Xl個(gè)托肯前進(jìn)的步數(shù)； 3. 3)選擇最落后的托肯，則其對(duì)應(yīng)的變迀屬于并發(fā)性改善變迀集合Tmc; 3. 4)讓并發(fā)性改善變迀集合TMe中的一個(gè)變迀發(fā)射；然后進(jìn)行步驟1. 2)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Petri網(wǎng)的自動(dòng)制造系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 步驟2)的具體步驟如下： 2.1) 對(duì)于變迀tGTDF，若工件在當(dāng)前庫(kù)所以及后續(xù)路徑中都不占用不可靠資源，則 TGTrb； 2.2) 對(duì)于tgTdf，若工件在當(dāng)前庫(kù)所沒(méi)有占用不可靠資源，后續(xù)路徑中需要占用不 可靠資源，那么，如果當(dāng)前資源足夠支撐該工件前進(jìn)到最近的不可靠資源，且能夠被存儲(chǔ)起 來(lái)，則TGTrb; 2. 3)對(duì)于tgTdf，若工件在當(dāng)前位置占用不可靠資源，則，如果當(dāng)前工件占用的不可靠 資源沒(méi)有故障，且后續(xù)路徑中不需要不可靠資源，或者當(dāng)前資源能夠支撐其前進(jìn)到最近的 不可靠資源，則tGTRB，其中，TRB為變迀集合； 2.4)否則，t運(yùn)rKS，選擇下一個(gè)tGTDF，進(jìn)行步驟1)，直至TRB中所有變迀都找出來(lái)之 后進(jìn)行步驟3)。
【專(zhuān)利摘要】一種基于Petri網(wǎng)的自動(dòng)制造系統(tǒng)的控制方法，通過(guò)死鎖避免算法、穩(wěn)健性加強(qiáng)算法、并發(fā)性改善算法，這三個(gè)算法的運(yùn)行，將產(chǎn)生一組變遷集合，任意屬于該集合的變遷的發(fā)射都能滿(mǎn)足無(wú)死鎖，穩(wěn)健性并改善系統(tǒng)并發(fā)性，每發(fā)射一個(gè)變遷后，這三個(gè)算法需要重新依次計(jì)算，再產(chǎn)生一個(gè)新的變遷集合，如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地生成一組事件發(fā)生序列。本發(fā)明保證系統(tǒng)在出現(xiàn)資源故障時(shí)那些不需要故障資源的進(jìn)程不會(huì)被需要故障資源的進(jìn)程阻塞，能夠持續(xù)流暢加工，并改善系統(tǒng)的并發(fā)性。
【IPC分類(lèi)】G05B19/418
【公開(kāi)號(hào)】CN105022377
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510435932
【發(fā)明人】胡核算, 承艷
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月22日