离散事件系统的Petri网控制器综合

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离散事件系统(DES)就其本质而言是一个人造系统。计算机科学的迅猛发展及其在现代文明社会中无孔不入的应用,促使具有DES特征的人造系统越来越多,结构也越来越复杂。制造系统(尤其是柔性制造系统FMS、计算机集成制造系统CIMS)、系统调度、通信网络(系统)、交通控制系统、随机服务系统、计算机操作系统、军事上的C3I系统以及其他一些对现代文明的发展至关重要的系统等都是DES的典型实例。在从事DES研究的人员中不仅有控制理论领域的学者,而且还有计算机、通信、机械制造以及管理科学等领域的学者。 DES研究的主要内容包括系统的性能分析和控制综合。本文以Petri网(PN)为工具,研究具有不等式约束的DES的控制器综合方法。本文的研究结果和内容可概括为以下的几个主要方面: 首先,首次提出利用有限容量库所(FCP)的概念设计DES的PN控制器的FCP方法。这种方法的优点是计算简单,尤其是当系统是大而复杂时,优点更加明显。本文还把FCP方法运用到具有库所标识和变迁激发的混合约束的DES的控制器设计中去。与现有的方法相比,FCP方法可处理的系统和约束更具一般性,更重要的是这种方法具有能指明给定约束由于死锁的缘故而不能实现的优点。 接着,利用扩展Petri网,提出了DES的PN控制器设计的两种对偶的方法:加权抑制弧(WIA)方法和加权使能弧(WEA)方法。WIA方法与已报道的利用抑制弧设计控制器的方法相比,无需搜索整个系统的状态空间,因此在计算效率上具有无可比拟的优势,同时该方法也不受PPIC(前向路径输入条件)的约束。WEA方法是一种利用加权使能弧设计DES控制器的方法,被首次用来设计具有“大于或等于”形式的不等式约束的DES的控制器,该方法控制概念清晰,非常容易为控制工程师所理解和接受。 吴维敏:浙江大学博士学位论文 其次,本文还首次提出了DES的混合型PN控制器设计方法。混合型的控制器兼具逻辑型和结构型控制器的优点,它可自动获取系统的状态信息,也允许系统真正的并发。 再次,首次利用有色Petri网,实现了DES的“或”逻辑的控制。方法之一是借助有色Petri网实现DES的分层监控,进而实现了“或”逻辑的最大容许控制。方法之二是通过恰当地定义有色Petri网的激发警戒函数,也实现了“或”逻辑的最大容许控制。这二种方法在实现“或”逻辑控制的同时都无需引入负的托肯数。 最后,本文还研究了在由标识图建模的DES的框架下,为了实现给定的不等式约束而必须考虑Petri网中不可控变迁的影响而进行的约束变换的方法。这一约束转化方法是基于Petri网变迁的使能规则和标识图的特殊结构的。 全文不仅有详尽的算法描述,并且有充分的理论证明。分布全文的多个例子,验证和说明了本文所提出的各种离散事件系统的Petri网控制器综合方法的有效性和可行性。
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