[发明专利]基于Petri网和模拟退火的装备制造系统无死锁调度方法

摘要

本发明公开了一种基于Petri网和模拟退火的装备制造系统无死锁调度方法，首先建立装备制造系统的受控Petri网模型(N,M₀)，通过对变迁序列的不断修复和优化，得到系统调度序列的最优解。该方法基于模拟退火算法实现，利用装备制造系统的受控Petri网模型检验变迁序列的可行性，并对进入死锁状态的变迁序列进行修复，能够在保证解的可行性的同时，极大地提高算法的搜索效率，可以在较短时间给出一个最优变迁序列，从而显著缩短装备制造系统的制造周期，提高生产效率。

主权项

1.一种基于Petri网和模拟退火的装备制造系统无死锁调度方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：建立装备制造系统的受控Petri网模型(N,M₀)；步骤2：设定初始温度T₀和终止温度T_f，令当前温度T＝T₀；步骤3：根据加工的总工件数和加工操作步骤生成随机初始解编码S，对S进行解码得到变迁序列τ(S)；步骤4：利用系统的受控Petri网模型(N,M₀)修复τ(S)和S，令S_best＝S、τ_best＝τ(S)，其中S_best和τ_best分别表示到目前为止makespan最小的解编码及其变迁序列；步骤5：计算τ(S)的目标值Ms(S)，令Ms(S_best)＝Ms(S)、k＝0，其中Ms(S_best)代表到目前为止最小的makespan，k记录内循环中Ms(S_best)连续未更新的次数；步骤6：在S上随机执行一个邻域操作，生成新的解编码S'；步骤7：对S'进行解码得到变迁序列τ(S')，利用系统的受控Petri网模型(N,M₀)修复τ(S')和S'，计算τ(S')的目标值Ms(S')；步骤8：令Δ＝Ms(S')‑Ms(S)，如果rand[0,1]<exp(‑△/T)，更新S＝S'、τ(S)＝τ(S')、Ms(S)＝Ms(S')，其中rand[0,1]为分布在[0,1]之间的均匀随机数；步骤9：如果Ms(S)<Ms(S_best)，更新S_best＝S、τ_best＝τ(S)、Ms(S_best)＝Ms(S)、k＝0；否则，k＝k+1；步骤10：如果k≥C，转向下一步，其中C为内循环中Ms(S_best)最大连续未更新次数；否则，返回步骤6；步骤11：如果T<T_f，转向下一步；否则，令T＝β×T、k＝0，返回步骤6，其中β为降温系数；步骤12：输出最优解S_best、τ_best和Ms(S_best)；步骤3中随机初始解编码S的构造方式为：通过对所有工件号随机排列而产生，只要其中包含L(i)个工件号i；其中为总工件数；L(i)为工件i的加工路径上的变迁数；步骤3中将解编码S解码得到变迁序列τ(S)的方法为：从S中第一个位置上的工件号开始，直到最后一个位置，其中的第j个工件号i可以解码为工件i在其加工路径上的第j个变迁，从而可以将一个解编码解码为一个确定的变迁序列。