[发明专利]含有不可控事件自动制造系统的控制方法

说明书

本发明提供了一种含有不可控事件自动制造系统的控制方法。该方法包括如下步骤：①根据自动制造系统的生产关系，构建相应的Petri网模型；②根据实际生产关系，给出步骤①中Petri网模型应满足的约束性条件(w,k)；③根据步骤①的模型将步骤②的禁止状态问题转换为整数线性规划问题；④求解步骤③的整数线性规划问题，得到允许线性约束；⑤根据步骤④得到的结果，利用库所不变量方法在原模型中直接设计控制器。本发明能够有效解决含不可控事件自动制造系统的禁止状态问题，实现对多种自动制造系统的控制，降低对系统控制的成本和难度。

技术领域

本发明涉及自动制造系统技术领域，具体地说是一种基于Petri网的含有不可控事件自动制造系统的控制方法。

背景技术

随着信息技术的快速发展与广泛应用，许多制造系统逐渐转变为更加灵活的自动制造系统。而不可控事件是自动制造系统设计时必须考虑和解决的问题。对于实际系统而言，由于现有的控制技术水平有限，事件控制成本过高及器件、线路故障等原因，不可控事件的存在不可避免。正常运行的系统可能由于不可控事件的发生使系统不可控的进入人们不期望到达的状态，这种状态通常称为禁止状态。为保证系统的安全稳定运行，同时确保经济效益，自动化制造系统的不可控事件的研究也得到更加广泛的重视。比如：某零件加工设备在加工某个零件时可能不可控的发生故障，此时不得不终止加工进程，但是出于经济效益的考虑，人们往往希望不受该故障设备影响的机器能够继续运行。然而，实际生产中一个加工进程受到故障设备的影响，往往会阻塞其他加工进程。在某设备故障时，该如何控制系统使生产加工按照既定的要求运行？在现有技术中，往往是采用Petri网对自动制造系统进行建模，将这类不可控事件抽象为Petri网中的不可控变迁。给定任意一个含不可控事件的自动制造系统，如何对系统施加控制，使得系统始终平稳有序的按照既定要求运行，现有的技术并未给出有效的方法。

目前，研究者在研究含不可控事件的自动制造系统禁止状态控制策略中，存在的不足之处主要体现在：对不可控事件约束方法只针对某些特殊系统有效，因此这些方法应用范围有限；大部分的控制策略计算量较大，不适用于结构复杂的自动制造系统。

发明内容

本发明的目的就是提供一种含有不可控事件自动制造系统的控制方法，该方法能够解决含有不可控事件自动制造系统的禁止状态问题，实现对多种自动制造系统的控制，降低对系统控制的成本和难度。

本发明是这样实现的：

一种含有不可控事件自动制造系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：根据自动制造系统的生产关系，构建相应的Petri网模型。

步骤二：根据实际生产关系，给出步骤一中Petri网模型应满足的约束性条件(w，k)。

步骤三：根据步骤一的模型将步骤二的禁止状态问题转换为整数线性规划问题。

步骤四：求解步骤三的整数线性规划问题，得到允许线性约束。

步骤五：根据步骤四得到的结果，利用库所不变量方法在原模型中直接设计控制器。

进一步，所述步骤一将自动制造系统抽象为Petri网模型具体如下：

将自动制造系统中代表资源或工序的环节用库所p表示(在图中用圆圈表示)，库所p的集合记为P。用变迁t(图中用未填充的矩形表示)表示某个工序开始或结束的事件，不可控事件对应于Petri网模型中的不可控变迁(在图中用填充黑色的矩形表示)。不可控变迁的集合用T_u来表示。p和t之间，根据实际生产关系用有向弧(“→”)连接；实际生产中的资源为托肯，在图中以“·”表示。由以上步骤构建的Petri网模型记为(N,m₀)，m₀是系统的初始状态。

进一步，所述步骤二根据实际生产中资源之间的关系，写出约束条件并用(w,k)表示，w是库所权值，k是给定的非负整数。