具有混合约束的离散事件系统的Petri网控制器的研究

针对由Petri网建模的离散事件系统中具有混合约束的Petri网控制器的设计问题,利用局部设计和Petri网简化技术改进与完善控制器的设计方法,并证明所提方法是最大容许的.先利用局部设计Petri网简化技术把所有约束库所融合为一个与它们标识总量相等的库所,然后再与受约束的变迁进行对照比较,使控制器的设计更为简单并且避免了死锁,尤其是对规模较大的系统,其优势更加明显.针对于约束的不同情况,给出了相应的控制器设计方法,最后通过几个例子对该方法的简单性和有效性进行了验证.     

基于柔性制造系统的Petri网模型简化规则

为解决Petri网模型中的状态爆炸问题，提出了一种将简化规则应用到Petri网模型中的方法。该方法通过库所和变迁的合并与消除，来达到简化模型的目的。以柔性制造系统的加工站为例，建立加工站的Petri网模型，将简化规则应用到改进的加工站模型中。为了说明简化网保持了原网的外部功能，利用基于时序Petri网的时态逻辑规则进行了证明。结果显示，简化网在保持功能性的基础上，提高了验证和分析的效率。     

[BIM模型与智能设计]基于时间Petri网的断路器虚拟装配系统研究

提出了一种基于时间Petri网模型的断路器自动化虚拟装配系统,采用时间约束的嵌套式Petri网模型对装配系统行为逻辑进行描述。将建立的Petri网模型中的库所、变迁与Unity 3D软件的虚拟场景中的实体对象相对应,采用时序驱动的方法在Unity 3D中对断路器自动化装配实体进行了虚拟重现。开发了基于C#函数库的虚拟装配系统数据交换引擎,可通过Wi-Fi、工业串口与外部实体实现数据交换。采用包围盒法对虚拟装配单元和零部件进行碰撞检测设计,进而实现了断路器自动化装配系统的虚拟现实仿真,并验证了该系统的可行性和有效性。     

时间约束工作流模型的简化分析与可调度性验证

为解决复杂工作流的时间建模与可调度性验证问题,提出了将简化规则应用到Petri网工作流模型中的方法.首先,给出了时问约束Petri网的相关定义和基于此的工作流建模方法,实现了工作流模型及其时间信息建模.然后,为了对工作流网的可调度性进行验证和分析,给出了时间约束Petri网时间可调度的概念,并根据时间约束等价变换原则,提出了基于时间约束Petri网的四种基本工作流组件模型的简化规则和压缩推理方法.该方法可以对复杂的工作流模型进行简化,计算模型节点的时间参数,从而完成含有时间信息工作流结构或流程的时间建模和可调度性分析.最后,以保险索赔为例验证了所提方法的可行性.     

基于时间Petri网的断路器虚拟装配系统研究

提出了一种基于时间Petri网模型的断路器自动化虚拟装配系统,采用时间约束的嵌套式Petri网模型对装配系统行为逻辑进行描述。将建立的Petri网模型中的库所、变迁与Unity 3D软件的虚拟场景中的实体对象相对应,采用时序驱动的方法在Unity 3D中对断路器自动化装配实体进行了虚拟重现。开发了基于C#函数库的虚拟装配系统数据交换引擎,可通过Wi-Fi、工业串口与外部实体实现数据交换。采用包围盒法对虚拟装配单元和零部件进行碰撞检测设计,进而实现了断路器自动化装配系统的虚拟现实仿真,并验证了该系统的可行性和有效性。     

饱和离散时间系统非保守输出反馈控制器设计

针对输入饱和离散系统由于采用输出反馈而导致的控制器设计存在很强保守性的问题,将凸多面体分析的方法应用于系统吸引域描述中,给出了基于状态的系统可控域的顶点描述和面描述形式,建立了系统输出反馈与基于状态的系统可控域之间的关系;为解决由于不稳定系统输出反馈第一步控制不施加任何控制作用而造成的系统状态可控域大大减小的保守性问题,提出了基于状态观测器的输出反馈非保守控制器设计方法;针对二阶不稳定系统,根据系统输出矩阵及输出初始值的不同情况,给出了输出反馈控制器第一步控制作用的具体形式,并证明了在该控制器作用下,系统的可控域达到最大,从而最大程度减小了控制器的保守性。最后通过Matlab进行了数值仿真实例研究。研究结果验证了所设计控制器的有效性。     

复杂系统故障传播与故障分析模型研究

针对复杂系统故障传播与故障分析的复杂性与不确定性,建立了一种复杂系统故障传播与故障分析模型,即模糊概率Petri网系统。该模型引入故障模式关联概率与置信度约束,用模糊概率Petri网完备地描述了子系统故障模式关联关系,并按照子系统之间的连接关系用消息库所和门变迁连接各模糊概率Petri网,最终形成整个复杂系统的模糊概率Petri网系统模型。模糊概率Petri网系统采用对象内置于Petri网和Petri网内置于对象相结合的方式,简化了模型的表达形式,具有良好的封装性、可重用性和可维护性。最后,以一个应用实例说明了模型的适用性。     

基于模糊Petri网的飞机故障推理建模技术研究

将数学建模和可视化技术相互融合,将飞机部件间的逻辑关系量化并通过可视化的方式表达,建立基于特定机型的飞机故障推理系统,对飞机维修排故前期具有一定指导意义。首先介绍了Petri网的相关理论,着重阐述了模糊Petri网理论及其应用领域,提出把模糊Petri网理论应用于故障推理系统;在模糊Petri网理论的基础上实现基于模糊Petri网可视化建模飞机故障推理系统,实现在人机交互界面的模糊Petri网的可视化建模,并采用矩阵推理算法对建立的模糊Petri网模型进行故障推理。最后以飞机维修故障实例对该系统进行验证。     

故障Petri网的激发矩阵方法研究

为了解决故障建模中如何较好地描述故障状态变化过程的问题,定义了带有激发矩阵的故障Petri网,对库所、变迁、激发矩阵、理想激发矩阵以及激发时间作了有别于传统Petri网的定义;将系统故障解释为源库所故障或者变迁的激发功能故障;依据变迁及其外延的一般形式,给出了故障Petri网的激发矩阵分析方法,由此提出了一种故障诊断算法.以某电源系统为例,设计实验对所提出的故障诊断算法进行验证,结果表明算法能够有效、可靠地诊断出系统故障.     

柔性制造系统时延Petri网模型排产优化研究

为解决现有柔性制造系统排产效率低的问题，提出一种基于时延Petri网模型的柔性制造系统排产优化方法。首先，根据柔性制造系统生产模式的特点，为其建立包含生产路径约束信息的时延Petri网模型。其次，设计遗传算法与模拟退火算法的混合算法，快速搜寻时延Petri网模型最优或次优变迁发生序列，从而得到系统加工优化路径。最后，通过算例仿真与分析，表明该算法具有较高的准确率，且有较强的跳出陷阱能力，证明了其在基于时延Petri网模型的柔性制造系统排产优化方面的有效性。     

工艺约束条件下加工顺序决策的Petri网T_不变量方法

针对计算机辅助工艺设计中一直没有解决的加工顺序决策问题,提出了一种新的基于Petri网T_不变量的加工顺序决策方法。首先根据Petri网原理和产生式规则建立了一个基于规则的加工顺序决策Petri网模型;然后在考虑工艺约束的条件下,给出了可选工艺路线T_不变量的生成算法;最后通过一个实例验证了该算法的合理性和有效性。实例结果表明,所提出的决策方法能够实现从可选工艺路线中得到最优/次优的工艺路线。     

Scheduling FMS with alternative routings using Petri nets and near admissible heuristic search

This paper proposes and evaluates a near admissible heuristic search strategy and its application to a kind of flexible manufacturing system (FMS) scheduling in a Petri net framework. Petri nets can concisely model the strict precedence constraint, multiple kinds of resources, and concurrent activities. To cope with the complexities for scheduling of FMS with alternative routings, this paper proposes an admissible heuristic function based on the execution of P-timed Petri nets and presents an improved dynamic weighting A* strategy using the proposed heuristic function. The search scheme does not need to predict the depth of solution in advance and the quality of the search result is also controllable. Some numerical experiments are carried out to demonstrate usefulness of the algorithm.     

基于逻辑Petri网模型的断路器数字孪生车间系统

针对断路器批量化制造过程中的生产逻辑关系建模与控制问题,提出一种基于逻辑Petri网的断路器数字孪生车间系统建模与控制方法.基于物理车间的构成信息和断路器批量化制造工艺特点,建立了逻辑约束的递进式Petri网,实现了对物理生产过程的精准建模分析.在此基础上,采用模型结构分析、系统协同优化、物理引擎开发等方法,结合逻辑P...     

Improved net rewriting system-based approach to model reconfiguration of reconfigurable manufacturing systems

This work aims at presenting a method for rapidly reconfiguring Petri net (PN) models of reconfigurable manufacturing systems (RMS). We start with introducing the model of improved net rewriting systems (INRS), which supports dynamic structural changes in a PN model without losing its important behavioral properties, i.e., liveness, boundedness (or safeness), and reversibility. Based on INRS, the method for rapid reconfiguration of Petri net models for RMS is proposed and an implementation algorithm is designed as well. In our method, changes in a RMS configuration adjusted with production demands can be rapidly formalized into graph rewriting rules of an INRS called model reconfigurator whose underlying Petri net is the existing Petri net model. Subsequently, by applying these rewriting rules, the existing Petri net model can be reconfigured rapidly into a new one for the RMS with a new configuration. Validity of the resulting Petri net model can be guaranteed naturally throughout the whole reconfiguration process and thereby there is no need for verification. A case study is provided that demonstrates the reconfiguration process of a Petri net model for a reconfigurable manufacturing cell. The given case study shows that the proposed method is capable for reconfiguring PN models of RMS in a rapid and successive manner, without requiring verification.     

模块化组合设备的晶圆加工过程建模研究

晶圆加工过程中使用的模块化组合设备具有可重构性,设备配置的复杂程度由晶圆加工工艺方案决定,针对这一特点,研究了晶圆加工系统的Petri网建模问题。对晶圆加工模块化组合设备的加工流程进行了分析,给出了描述晶圆加工过程的时间Petri网模型。为避免Petri网模型随着设备复杂程度的增加而迅速膨胀,通过对系统运行特点的分析,建立了着色时间Petri网模型,网中节点数为常数值,与设备的复杂程度无关。从满足晶圆加工时间约束的角度,给出了带有时序控制器的着色时间Petri网模型,该模型有助于研究复杂制造系统的动态行为和生产过程控制。     

基于Petri网的时线分析新方法

将Petri网技术引入装备保障性工程，建立了一种基于Petri网的时线分析新方法，用于确定复杂系统使用与维修活动经历时间。以计算飞机再出动准备时间为实例，阐述了时线分析法的使用条件，确定了不同作业项目之间的逻辑顺序，建立了飞机再出动准备方案Petri网模型，最后根据Petri网仿真结果给出了时线分析表。该方法改进了原来手工线条图作图法，有利于装备设计、研制过程仿真与建模，提高了时线分析法的工程化程度。     

基于价值链的企业仿真和诊断的Petri网模型

价值链是评价企业竞争优势的新型方法，但价值链理论没有提供有效的可进行计算机仿真的建模工具。为了解决这个问题，提出基于价值链流程思想的企业Petri网模型。在该模型中，价值链每个环节用一个Petri网表示，然后通过合并库所变换成表示价值链的Petri网，使物流、资金流和信息流分别得到模拟，而业务流程则用引发序列表示。通过把若干业务流程组合成使用实例，可在仿真工具中观察代表流动资金、库存、生产资源和价值等库所的令牌数量的变化情况，从而进行企业的仿真和诊断。     

基于扩展Petri网的混合流程生产过程建模

提出了一种扩展的 Petri网建模语言 (Hy Net) ,该语言将面向对象技术、谓词逻辑和微分方程融入高级Petri网中 ,把托肯 (token)作为对象 ,利用弧变量将库所 (place)中托肯携带的信息传递到其后置变迁。这些信息可用来控制变迁的使能条件、规定变迁的活动和计算变迁的激发延续时间。因此 ,这种语言具有很强的模型描述能力 ,利用它所建的模型具有很好的柔性。作为案例 ,文中利用该语言建立了一个具体的混合流程企业的生产过程模型。     

使用着色Petri网实现调度仿真系统中的启发式算法

提出了在着色Petri网中运用标准元语言（SML）实现逻辑计算的方法。将着色Petri网与SML函数的组合体称为着色Petri网的运算单元，利用运算单元实现了调度系统NEH启发式算法。给出了使用着色Petri网组建流水车间（FlowShop）调度仿真系统的实例。