基于析取型广义互斥约束的Petri网控制器结构简化

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在当今工业化飞速发展的时代,工程项目的复杂性日益增加,为了使系统按照工业化需求进行生产,必须设计出优良的监督控制系统,这样不仅可以预防系统的死锁,也可以在有限的生产成本下提高系统生产效率。Petri网是一种描述离散事件系统的建模工具,可以对复杂制造系统进行描述与分析,并直观阐述制造过程中的诸多系统特性。监督控制理论是离散事件系统的一个重要研究分支,广义互斥约束(GMEC)作为离散事件系统监督控制理论中一种重要的控制需求规范,在1992年由Giua等人提出,主要研究系统状态的监控问题。在Petri网离散事件系统理论中,对于监督控制器的设计主要是依据广义互斥约束规范。此约束规范主要分为两种类型,由单个的广义互斥不等式约束的合取组成的规范称为合取型约束规范。由单个的广义互斥不等式约束的析取组成的规范称为析取型约束规范。前人的工作主要研究了依据合取型约束规范设计的控制器结构如何进行简化,对于析取型约束规范设计的控制器在结构简化这方面研究比较少。因此,本文提出了一种基于析取型广义互斥约束Petri网控制器的简化方法。本文提出的简化算法主要从约束规范不等式方面以及不等式之间的逻辑关系进行分析。主要完成的工作如下:1.通过分析有限个数的析取型约束不等式规范的构成,结合四变量卡诺图的逻辑函数化简原理,总结了四变量以内卡诺图可能出现的所有简化结果。之后将其映射到约束规范简化过程,通过减少不等式约束的个数或者改善约束的连接形式来简化析取型约束不等式,提出了低维约束卡诺图简化算法。2.在低维简化的基础上,分析析取型约束不等式组中不等式个数大于四的情况。根据约束不等式中的库所变量是否一致来进行区域划分,通过比较不等式规范组成的约束空间来简化高维析取型约束不等式,提出了高维分区简化算法。这一算法结合了析取型约束规范控制器的设计过程,使得监督控制策略能够更有效实施。最后进行案例分析,从约束不等式的连接形式、连接弧数目以及库所变量个数方面来分析应用算法前后控制规范设计的监督控制器的简化情况。本文通过对广义互斥约束规范的深入研究,基于库所变量的行为提出对应的简化方法,为分析析取型广义互斥约束问题提供了新的思路。在实际工厂应用中,致力于用更简便的控制器结构达到预期的控制策略,简化系统实施复杂度,同时节省系统资源。
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