[發(fā)明專利]含有不可控事件自動制造系統(tǒng)的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110753595.8
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113359650B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 冉寧;雷帥帥;郝晉淵;郝真鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 河北大學(xué)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 石家莊國域?qū)＠虡耸聞?wù)所有限公司 13112
• 代理人: 胡素梅

本發(fā)明提供了一種含有不可控事件自動制造系統(tǒng)的控制方法。該方法包括如下步驟：①根據(jù)自動制造系統(tǒng)的生產(chǎn)關(guān)系，構(gòu)建相應(yīng)的Petri網(wǎng)模型；②根據(jù)實際生產(chǎn)關(guān)系，給出步驟①中Petri網(wǎng)模型應(yīng)滿足的約束性條件(w,k)；③根據(jù)步驟①的模型將步驟②的禁止?fàn)顟B(tài)問題轉(zhuǎn)換為整數(shù)線性規(guī)劃問題；④求解步驟③的整數(shù)線性規(guī)劃問題，得到允許線性約束；⑤根據(jù)步驟④得到的結(jié)果，利用庫所不變量方法在原模型中直接設(shè)計控制器。本發(fā)明能夠有效解決含不可控事件自動制造系統(tǒng)的禁止?fàn)顟B(tài)問題，實現(xiàn)對多種自動制造系統(tǒng)的控制，降低對系統(tǒng)控制的成本和難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動制造系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于Petri網(wǎng)的含有不可控事件自動制造系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，許多制造系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦屿`活的自動制造系統(tǒng)。而不可控事件是自動制造系統(tǒng)設(shè)計時必須考慮和解決的問題。對于實際系統(tǒng)而言，由于現(xiàn)有的控制技術(shù)水平有限，事件控制成本過高及器件、線路故障等原因，不可控事件的存在不可避免。正常運行的系統(tǒng)可能由于不可控事件的發(fā)生使系統(tǒng)不可控的進入人們不期望到達的狀態(tài)，這種狀態(tài)通常稱為禁止?fàn)顟B(tài)。為保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，同時確保經(jīng)濟效益，自動化制造系統(tǒng)的不可控事件的研究也得到更加廣泛的重視。比如：某零件加工設(shè)備在加工某個零件時可能不可控的發(fā)生故障，此時不得不終止加工進程，但是出于經(jīng)濟效益的考慮，人們往往希望不受該故障設(shè)備影響的機器能夠繼續(xù)運行。然而，實際生產(chǎn)中一個加工進程受到故障設(shè)備的影響，往往會阻塞其他加工進程。在某設(shè)備故障時，該如何控制系統(tǒng)使生產(chǎn)加工按照既定的要求運行？在現(xiàn)有技術(shù)中，往往是采用Petri網(wǎng)對自動制造系統(tǒng)進行建模，將這類不可控事件抽象為Petri網(wǎng)中的不可控變遷。給定任意一個含不可控事件的自動制造系統(tǒng)，如何對系統(tǒng)施加控制，使得系統(tǒng)始終平穩(wěn)有序的按照既定要求運行，現(xiàn)有的技術(shù)并未給出有效的方法。

目前，研究者在研究含不可控事件的自動制造系統(tǒng)禁止?fàn)顟B(tài)控制策略中，存在的不足之處主要體現(xiàn)在：對不可控事件約束方法只針對某些特殊系統(tǒng)有效，因此這些方法應(yīng)用范圍有限；大部分的控制策略計算量較大，不適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的自動制造系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種含有不可控事件自動制造系統(tǒng)的控制方法，該方法能夠解決含有不可控事件自動制造系統(tǒng)的禁止?fàn)顟B(tài)問題，實現(xiàn)對多種自動制造系統(tǒng)的控制，降低對系統(tǒng)控制的成本和難度。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種含有不可控事件自動制造系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

步驟一：根據(jù)自動制造系統(tǒng)的生產(chǎn)關(guān)系，構(gòu)建相應(yīng)的Petri網(wǎng)模型。

步驟二：根據(jù)實際生產(chǎn)關(guān)系，給出步驟一中Petri網(wǎng)模型應(yīng)滿足的約束性條件(w，k)。

步驟三：根據(jù)步驟一的模型將步驟二的禁止?fàn)顟B(tài)問題轉(zhuǎn)換為整數(shù)線性規(guī)劃問題。

步驟四：求解步驟三的整數(shù)線性規(guī)劃問題，得到允許線性約束。

步驟五：根據(jù)步驟四得到的結(jié)果，利用庫所不變量方法在原模型中直接設(shè)計控制器。

進一步，所述步驟一將自動制造系統(tǒng)抽象為Petri網(wǎng)模型具體如下：

將自動制造系統(tǒng)中代表資源或工序的環(huán)節(jié)用庫所p表示(在圖中用圓圈表示)，庫所p的集合記為P。用變遷t(圖中用未填充的矩形表示)表示某個工序開始或結(jié)束的事件，不可控事件對應(yīng)于Petri網(wǎng)模型中的不可控變遷(在圖中用填充黑色的矩形表示)。不可控變遷的集合用T_u來表示。p和t之間，根據(jù)實際生產(chǎn)關(guān)系用有向弧(“→”)連接；實際生產(chǎn)中的資源為托肯，在圖中以“·”表示。由以上步驟構(gòu)建的Petri網(wǎng)模型記為(N,m₀)，m₀是系統(tǒng)的初始狀態(tài)。

進一步，所述步驟二根據(jù)實際生產(chǎn)中資源之間的關(guān)系，寫出約束條件并用(w,k)表示，w是庫所權(quán)值，k是給定的非負整數(shù)。