柔性制造系统一般Petri网模型内在活性结构与死锁控制研究

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1、西安电子科技大学博士学位论文柔性制造系统一般Petri网模型内在活性结构与死锁控制研究姓名：申请学位级别：专业：指导教师：刘鼎博士机械电子工程李志武教授＆周孟初教授二O一二年九月OnIntrinsicallyLiveStructuresandDeadlockControlofGeneralizedPetriNetsModelingFlexibleManufaCtur-ngSystemsADissertationSubmittedtoXidianUniversityinPartialFuIfiIImentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhil

2、osophyElectro—MechanicalEngineeringDingLiuProf．ZhiWuLi＆Prof．MengChuZhou，SupervisorsXi’an，Shaanxi，PR．ChinaSeptember2012oneregularpaper)．AnotherpaperisacceptedbyIEEETransactionsonSystems：Man，andCybernetics，PartASystemsandHumansasaregularpaper．Inaddition，amanuscriptsubmittedtoAutomaticaisunderthesec

3、ondroundofreviewsasaregularpaper．HereceivedthenominationofBestStudentPaperAwardfrom2010IEEEICMA．Heisthe4thawardeeofthe2ndclassofScienceandTechnologyAwardsofShaanxiprovinceandthe1stclassofScienceandTechnolo目'AwardsofXi’ancityin2009and2008，respectively．独创倒!(或创新性)声[{J_』小人声明所呈交的论文是我个人存导师指导下进行的研究L作及墩得

4、的研究成果。，尽我所知，除了文--f¨1特羚]Drl以标汴雨I致酬-¨所I夕11列的内容以外，沦文rirl不包含其他人已经发表或撰与过的研究成果；也4i包含为获得西安fBf利．技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一’闻_r作的蚓志对本研究所做的仟何贡献均已在论文中做了明确的说明并表力÷了谢意。中浦学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。佴省掺名：刻她一1期：2望垡：垒：星关于!学位论文使用授权的说明木入完全了解西安电1二科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究牛存校攻读学位期削论文工作的知"叭11产权单位属西安电子科技大学。本人保江毕业离校后，发表论文或仗

5、用论文(与学位论文相)≤)T．fi；成果时署名i：l!t．位仍然为西安lIAf科技大学。学校√t‘权保留送交硷文的复印件，允许查阅和借阅沧文：学校可以公布论文的伞部或部5’内容．可以允明：采用影印、编i；1]或其它复制手段一隙rf论文。(保密的论文存免犁密后遵。、’!：吲：规守)f／}：崭签名：盔立始导师签名：姜二么兰g导师签名：号毫=兰笔爱r／!}二j～摘要摘要作为当代先进制造系统不可或缺的一部分，柔性制造系统具有传统制造系统所不具备的柔性和灵捷性。一个典型的柔性制造系统通常由拾取和放置机械手系统、若干加工中心、物流系统和先进控制系统等部分构成。其中一些部分可以被视作是该柔性制造系统中

6、的共享资源，而这些共享资源正是其具有柔性的根源，但在某些情况下也会导致死锁现象的出现。死锁是资源分配系统中的经典问题，当它出现在高度自动化的柔性制造系统中时，会产生一系列负面的影响，从降低系统性能和生产能力到导致系统中部分重要和昂贵资源的低使用率，甚至导致长时间的系统停滞。因此，不论从理论研究还是实际应用方面，对死锁问题的分析与解决都势在必行。系统无死锁意味着柔性制造系统中一个或者多个并发加工进程始终可以完成。更进一步，系统活性是另一个重要的行为性能，它意味着系统中每一个加工进程或早或晚终究可以完成。活性意味着无死锁性，但并非反之亦然。实现系统活性是对死锁控制的更高要求。本文从系统行为逻

7、辑的角度出发，重点研究建模柔性制造系统的一般Petri网模型中的内在活性结构与死锁控制问题。不同于现有的基于信标的控制方法，内在活性结构的概念成为设计、分析和优化本文中一系列新死锁控制和活性实现方法的起点。本文从建模具有复杂资源使用方式的柔性制造系统的一般Petri网模型子类中辨识和提取出内在活性结构的特征和本质。本文充分研究了一般Petri网模型的初始标识与连接弧权值之间的数值关系，以此来设计特殊的约束条件来实现全局或局部的内在活