[發明專利]基于Agent的賦時著色Petri網的可重構裝配系統建模方法

無效

• 申請號: 201110266834.3
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102289205A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 苑明海;許煥敏;紀愛敏
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務所 32225
• 代理人: 孫彬

1.一種基于Agent的賦時著色Petri網的可重構裝配系統建模方法，其特征在于該方法包含下列步驟：

（1）按照面向Agent的技術對可重構裝配系統的裝配資源進行分類

利用面向Agent的方法把裝配單元中結構與功能特性相似的設備資源聚會成不同的Agent類；根據裝配系統中的裝配資源的功能的不同，將裝配設備資源分為裝配設備、運輸設備及倉儲類設備；

（2）建立每一類裝配資源模型的通用ATCPN模型

面向Agent的賦時著色Petri網定義如下：

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其中，為系統中的具體的物理對象的模型，表示系統Agent對象的集合，包括可重構裝配系統的裝配資源Agent和邏輯控制Agent；?

為系統中協議子網，用來描述Agent之間動態行為的交互協商，通過描述的協議子網，可以對Agent間的交互協議進行有界性，活性，安全性等分析，從而保證多Agent協同的有效性；表示可重構裝配系統的裝配資源調度決策Agent；

表示中存在沖突的Agent庫所映射到解決沖突的多Agent交互協議網的關聯函數；為之間以及與外界交互的消息傳遞關系；為各代理對象之間連接的過渡變遷；連接關系的激發與否由系統中的協議子網來確定；

模型對每個Agent模型進行了封裝，可用以下九元組表示：

其中為資源的位置集合，表示Agent內部狀態的變化，?為系統一個物理對象變遷的有限集合，根據裝配過程中所用到的時間量的不同，將變遷分為瞬時變遷和延時變遷；為庫所和變遷之間輸入輸出弧的有限集合，；為的輸入消息庫所的有限集合；為的輸出消息庫所的有限集合；為變遷的時間延遲，，為各位置庫所或消息庫所到變遷的輸入（輸出）函數；分別為和位置狀態庫所，活動變遷，消息輸入庫所，消息輸出庫所相關聯的顏色集合；為模型的初始標記，定義系統初始狀態，反映初始令牌在網的位置中的分布情況；

其中，與為資源的調度與控制庫所和變遷的位置集合，表示Agent推理過程的狀態變化，為與庫所和變遷相聯系的顏色集合，是從庫所到的輸入映射（函數）：（非負整數），對應著到的有色有向弧，是從變遷到庫所的輸出映射（函數）：（非負整數），對應著到的有色有向弧；

裝配系統的重構來自不同資源的增加、刪除及資源自身構件的變化，在對裝配資源進行分類的基礎上，建立每類設備的ATCPN模型，而對于每類資源中的具體設備可采用繼承機制為其建模；

（3）構造以裝配機器人或人為中心的可重構裝配單元模塊

在對裝配資源進行分類和建模的基礎上，用過渡變遷將產品傳送裝置，零件傳送裝置、機器人及緩沖區等裝配資源的ATCPN模型連接起來，構成可重構裝配單元的ATCPN模型，可重構單元中的裝配資源Agent的數量可根據具體情況來確定，該單元具有一定的自治性和智能性，各資源Agent模塊之間通過過渡變遷實現消息的傳遞，對于它們之間存在的沖突，調用多Agent交互協議子網來解決；

（4）分析系統需求，以可重構裝配單元為基礎，構造整個可重構裝配系統的系統模型；

首先，分析系統所需要的裝配單元的數量；其次，在所構建的可重構裝配單元模塊的基礎上，根據每個裝配單元之間的邏輯關系，確定整個系統的消息傳遞關系；各個單元模塊之間的連接通過過渡變遷來實現；最后，對于系統中過渡變遷的死鎖和沖突需要在模型中引入相應的多Agent交互協議來解決；

（5）采用多Agent交互協議網解決可重構裝配系統模型中的沖突

AUML?(Agent?Unified?Modeling?Language)是一種FIPA?(Foundation?of?Intelligent?Physical?Agents)和OMG(Object?Management?Group)都推薦使用的多Agent系統建模技術；采用AUML技術來建立可重構裝配系統多Agent交互協議順序圖；將AUML協議圖向ATCPN模型的轉換可以更好的可重構裝配系統模型進行分析和驗證；其具體轉換步驟如下：

a：?交互過程分析；基于合同網機制，確定招標者Agent和參與者Agent，并明確他們之間的消息傳遞關系；Agent之間令牌的傳遞由KQML消息構成，而Agent內部的數據流、控制流等，則可以采用任何合適的形式；

b：?協議圖建立；采用AUML，根據角色間消息傳遞的并發、選擇及異或關系，建立AUML協議圖；

c：?協議圖轉換；利用上述AUML協議圖到ATCPN的轉換規則，按照從上往下的順序，即消息發送大體的先后次序依次對可重構裝配系統的AUML協議圖進行分析，然后根據轉換規則逐步向ATCPN模型轉換，三種生命線（與、或、異或）在ATCPN中的選擇由轉移的點火條件控制。