[發(fā)明專利]基于Agent的賦時著色Petri網(wǎng)的可重構(gòu)裝配系統(tǒng)建模方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110266834.3
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102289205A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 苑明海;許煥敏;紀(jì)愛敏
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 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(wù)所 32225
• 代理人: 孫彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于Agent的賦時著色Petri網(wǎng)的可重構(gòu)裝配系統(tǒng)建模方法，屬于生產(chǎn)線自動控制與信息技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

可重構(gòu)裝配系統(tǒng)建模是可重構(gòu)裝配系統(tǒng)研究的一個最基本問題，通過構(gòu)建精確揭示可重構(gòu)裝配系統(tǒng)內(nèi)涵的動態(tài)隨機(jī)模型，可以對市場的不確定性、客戶訂單的多樣性及在制造過程中的各種不可預(yù)知的因素的隨機(jī)性進(jìn)行分析、仿真、優(yōu)化和控制。從現(xiàn)有文獻(xiàn)看，目前可重構(gòu)裝配系統(tǒng)的建模方法大多是從某一特定的角度、特定的層次來分別建立制造系統(tǒng)的模型－功能模型、信息模型或動態(tài)模型等，但是，沒有一種模型是盡善盡美的，僅用其中一種模型很難描述復(fù)雜的可重構(gòu)制造系統(tǒng)的全貌。Petri網(wǎng)在離散事件動態(tài)系統(tǒng)中是一種邏輯層次的建模方法，它能很好地描述制造系統(tǒng)的各種動態(tài)響應(yīng)行為，有利于進(jìn)行系統(tǒng)特征分析及性能評價，Petri網(wǎng)建模方法在RMS建模問題中獲得了廣泛應(yīng)用，雖然基本Petri網(wǎng)適合于對異步并發(fā)系統(tǒng)建模，但存在維數(shù)災(zāi)難，對于系統(tǒng)柔性，適用性及系統(tǒng)時間性很難很好的描述和分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對系統(tǒng)柔性、適用性和時間性能很好描述和分析的基于Agent的賦時著色Petri網(wǎng)（Agent?oriented?Timed?Colored?Petri?Net，簡稱ATCPN）的可重構(gòu)裝配系統(tǒng)建模方法。

實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種基于Agent的賦時著色Petri網(wǎng)的可重構(gòu)裝配系統(tǒng)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(shù)對可重構(gòu)裝配系統(tǒng)的裝配資源進(jìn)行分類

利用面向Agent的方法把裝配單元中結(jié)構(gòu)與功能特性相似的設(shè)備資源聚會成不同的Agent類；根據(jù)裝配系統(tǒng)中的裝配資源的功能的不同，將裝配設(shè)備資源分為裝配設(shè)備、運輸設(shè)備及倉儲類設(shè)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(wǎng)定義如下：

???????????????????????????????????????（1）

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

為系統(tǒng)中協(xié)議子網(wǎng)，用來描述Agent之間動態(tài)行為的交互協(xié)商，通過描述的協(xié)議子網(wǎng)，可以對Agent間的交互協(xié)議進(jìn)行有界性，活性，安全性等分析，從而保證多Agent協(xié)同的有效性；表示可重構(gòu)裝配系統(tǒng)的裝配資源調(diào)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(xié)議網(wǎng)的關(guān)聯(lián)函數(shù)；為之間以及與外界交互的消息傳遞關(guān)系；為各代理對象之間連接的過渡變遷；連接關(guān)系的激發(fā)與否由系統(tǒng)中的協(xié)議子網(wǎng)來確定；

模型對每個Agent模型進(jìn)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(nèi)部狀態(tài)的變化，?為系統(tǒng)一個物理對象變遷的有限集合，根據(jù)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(shù)；分別為和位置狀態(tài)庫所，活動變遷，消息輸入庫所，消息輸出庫所相關(guān)聯(lián)的顏色集合；為模型的初始標(biāo)記，定義系統(tǒng)初始狀態(tài)，反映初始令牌在網(wǎng)的位置中的分布情況；

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

裝配系統(tǒng)的重構(gòu)來自不同資源的增加、刪除及資源自身構(gòu)件的變化，在對裝配資源進(jìn)行分類的基礎(chǔ)上，建立每類設(shè)備的ATCPN模型，而對于每類資源中的具體設(shè)備可采用繼承機(jī)制為其建模；

（3）構(gòu)造以裝配機(jī)器人或人為中心的可重構(gòu)裝配單元模塊

在對裝配資源進(jìn)行分類和建模的基礎(chǔ)上，用過渡變遷將產(chǎn)品傳送裝置，零件傳送裝置、機(jī)器人及緩沖區(qū)等裝配資源的ATCPN模型連接起來，構(gòu)成可重構(gòu)裝配單元的ATCPN模型，可重構(gòu)單元中的裝配資源Agent的數(shù)量可根據(jù)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(xiàn)消息的傳遞，對于它們之間存在的沖突，調(diào)用多Agent交互協(xié)議子網(wǎng)來解決；