一类混杂系统Petri 网模型的优化算法的研究

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1、一类混杂系统Petri网模型的优化算法的研究曹锐李宏光李昊阳（北京化工大学信息科学与技术学院北京100029）摘要:本文针对工业中广泛存在的混杂系统，结合进化算法，研究了应用Petri网的分层递阶建模方法，实现一类混杂系统的建模与优化。关键词：混杂系统Petri网建模进化算法优化OptimizationResearchofHybridSystemBasedonPetriNetCAORuiLIHongguangLihaoyang(CollegeofInformationScienceandTechnology,BeijingUniversit

2、yofChemicalTechnology,Beijing100029)Abstract:Accordingtothehybridsystemexistedabroadinindustry,EvolutionaryAlgorithmsiscombinedwiththethemethodofPNmodelingbydelaminating.Modelingandoptimizationofhybridsystemrealizedinthispaper.Keywords:hybridsystemPetrinetmodelingEvolution

3、aryAlgorithmsoptimization优化算法，当人们注意到系统的混杂特性时，1引言这些优化算法便不能准确适用，例如：污水池自动化控制包含了液位的连续变化，同时也包现代工业的发展方向是向复杂化的方向含了事件驱动的离散变化，属典型的混杂系前进，控制领域面临的是工业过程的高度复杂统。系统不仅要对连续变量进行控制，也要对与对其控制性能高度要求之间的尖锐的矛盾，离散事件采取相应的措施。这就需要引进如进采用单一基于定量的模型的传统控制理论技【2】化算法(EA,EvolutionaryAlgorithms)等术已不能对复杂的工业过程实现有效

4、的控制，智能优化搜索技术，研究一类特定混杂系统的对复杂控制系统的研究需要突破任何一种单优化方法对混杂系统控制过程来说具有重要一的模式而采用多子系统有机集成的形式。这的时代意义.些系统可能是异步的，包含顺序和并发操作，本文针对典型混杂系统污水池控制系统，涉及冲突、相互排斥以及非决定论。把Petri将进化算法与混合Petri网(HPN,Hybrid网（PN,PetriNet）应用于工业工程系统尤其Petrinets)相结合，应用EA-HPN分层递阶方是工业制造系统始于20世纪80年代。从那时法完成混杂工业系统的优化控制要求。【4】候开始Petr

5、i网方法及其在制造自动化领域的应用开始全面的开展。实际上许多过程同2混杂系统概述时包含了连续的和离散的特征。【1】混杂动态系统(HybridDynamical传统的优化控制一般是基于连续系统的Systems,HDS)是由连续变量动态系统先进算法进行建模，根据不同的生产任务和(ContinousVariableDynamicalSystems,CVDS)生产计划，调整污水泵的运行状态，使得整和离散事件动态系统(DiscreteEvent个过程能量消耗最低，并且以最快速度达到DynamicalSystems,DEDS)相互混合、相互作用设定液位

6、，监控层采用高级Petri网进行协而成的。从80年代末期,混杂系统的研究引起调调度，过程层采用HPN具体模型实现在了国际控制界的重视,目前对混杂系统的研究不同情况下液位的控制以及报警等功能，从主要集中在混杂系统的建模、混杂系统的性能而达到从上至下精度渐增、智能逐减的分层分析,包括稳定性、能控性、能观性、验证及递阶的原则。采用这种分层递阶的方法即发有效性检验问题、混杂系统的控制与优化以及挥了Petri网在协调冲突、并发等事件的优混杂系统的综合与设计问题的几个方面。势，同时EA先进算法保障了整个系统达到目前国际控制界关于混杂系统的建模方最优的控

7、制状态。法主要有以下几种:①基于层次结构的模型;②基于逻辑转换的模型;③基于自动机、Petri网的模型;④基于混合逻辑动态系统MLD(MixedLogicDynamic)的模型3混合Petri网建模3．1HPN建模方法混合Petri网是一种带标注的Petri网,网中用不同的位置表示不同的运动模式,用变迁定义模式间的切换条件和切换关系。混合petri网的建模方法主要有有如下几种：1.依据数学模型(微分方程)来建立混合petri网模型。2.Petri网模型和微分方程组相结合的混图1HPN分层递阶建模合建模方法3.分层递阶建模方法4进化算法其中分

8、层递阶建模方法，该方法将一个复杂问题分成几个子问题来解决,降低了建模4.1进化策略的表述难度。通常这种递阶建模的方法根据不同的进化算法（EvolutionaryAlgorithm