[发明专利]基于Agent的赋时着色Petri网的可重构装配系统建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Agent的赋时着色Petri网的可重构装配系统建模方法，属于生产线自动控制与信息技术领域。

背景技术

可重构装配系统建模是可重构装配系统研究的一个最基本问题，通过构建精确揭示可重构装配系统内涵的动态随机模型，可以对市场的不确定性、客户订单的多样性及在制造过程中的各种不可预知的因素的随机性进行分析、仿真、优化和控制。从现有文献看，目前可重构装配系统的建模方法大多是从某一特定的角度、特定的层次来分别建立制造系统的模型－功能模型、信息模型或动态模型等，但是，没有一种模型是尽善尽美的，仅用其中一种模型很难描述复杂的可重构制造系统的全貌。Petri网在离散事件动态系统中是一种逻辑层次的建模方法，它能很好地描述制造系统的各种动态响应行为，有利于进行系统特征分析及性能评价，Petri网建模方法在RMS建模问题中获得了广泛应用，虽然基本Petri网适合于对异步并发系统建模，但存在维数灾难，对于系统柔性，适用性及系统时间性很难很好的描述和分析。

发明内容

本发明的目的克服现有技术的不足，提供一种对系统柔性、适用性和时间性能很好描述和分析的基于Agent的赋时着色Petri网（Agent oriented Timed Colored Petri Net，简称ATCPN）的可重构装配系统建模方法。

实现上述目的的技术方案是：一种基于Agent的赋时着色Petri网的可重构装配系统建模方法，其特征在于该方法包含下列步骤：

（1）按照面向Agent的技术对可重构装配系统的装配资源进行分类

利用面向Agent的方法把装配单元中结构与功能特性相似的设备资源聚会成不同的Agent类；根据装配系统中的装配资源的功能的不同，将装配设备资源分为装配设备、运输设备及仓储类设备；

（2）建立每一类装配资源模型的通用ATCPN模型

面向Agent的赋时着色Petri网定义如下：

                                       （1）

其中，为系统中的具体的物理对象的模型，表示系统Agent对象的集合，包括可重构装配系统的装配资源Agent和逻辑控制Agent； 

为系统中协议子网，用来描述Agent之间动态行为的交互协商，通过描述的协议子网，可以对Agent间的交互协议进行有界性，活性，安全性等分析，从而保证多Agent协同的有效性；表示可重构装配系统的装配资源调度决策Agent；

表示中存在冲突的Agent库所映射到解决冲突的多Agent交互协议网的关联函数；为之间以及与外界交互的消息传递关系；为各代理对象之间连接的过渡变迁；连接关系的激发与否由系统中的协议子网来确定；

模型对每个Agent模型进行了封装，可用以下九元组表示：

其中为资源的位置集合，表示Agent内部状态的变化， 为系统一个物理对象变迁的有限集合，根据装配过程中所用到的时间量的不同，将变迁分为瞬时变迁和延时变迁；为库所和变迁之间输入输出弧的有限集合，；为的输入消息库所的有限集合；为的输出消息库所的有限集合；为变迁的时间延迟，，为各位置库所或消息库所到变迁的输入（输出）函数；分别为和位置状态库所，活动变迁，消息输入库所，消息输出库所相关联的颜色集合；为模型的初始标记，定义系统初始状态，反映初始令牌在网的位置中的分布情况；

其中，与为资源的调度与控制库所和变迁的位置集合，表示Agent推理过程的状态变化，为与库所和变迁相联系的颜色集合，是从库所到的输入映射（函数）：（非负整数），对应着到的有色有向弧，是从变迁到库所的输出映射（函数）：（非负整数），对应着到的有色有向弧；

装配系统的重构来自不同资源的增加、删除及资源自身构件的变化，在对装配资源进行分类的基础上，建立每类设备的ATCPN模型，而对于每类资源中的具体设备可采用继承机制为其建模；

（3）构造以装配机器人或人为中心的可重构装配单元模块

在对装配资源进行分类和建模的基础上，用过渡变迁将产品传送装置，零件传送装置、机器人及缓冲区等装配资源的ATCPN模型连接起来，构成可重构装配单元的ATCPN模型，可重构单元中的装配资源Agent的数量可根据具体情况来确定，该单元具有一定的自治性和智能性，各资源Agent模块之间通过过渡变迁实现消息的传递，对于它们之间存在的冲突，调用多Agent交互协议子网来解决；