[發明專利]一種基于Petri網的自動制造系統可診斷性驗證方法

有效

• 申請號: 202110753601.X
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113361136B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 冉寧;李承旺;郝晉淵;郝真鳴;張超巖
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/18
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 胡素梅

本發明提供了一種基于Petri網的自動制造系統可診斷性驗證方法。該方法包括如下步驟：(1)將自動制造系統抽象為Petri網模型并構建其無故障子網模型；(2)分析該自動制造系統的有界性；(3)構建該自動制造系統的標簽可達圖及其無故障子網的標簽可達圖；(4)建立SF驗證器驗證該自動制造系統是否滿足可診斷性。本發明首先提出了標簽可達圖的概念和構建算法，其次提出了一種新的自動制造系統可診斷性的驗證算法，并給出了自動制造系統滿足可診斷性的充要條件。本發明無需假設故障后無死鎖狀態，即可對自動制造系統進行可診斷性分析，極大地擴大了應用范圍。

技術領域

本發明屬于自動制造系統控制領域，具體地說，涉及一種基于Petri網的自動制造系統可診斷性驗證方法。

背景技術

目前，針對自動制造系統可診斷性問題的研究已經有了諸多研究，其主要建模工具有自動機、故障樹法、Petri網等，Petri網以其強大的數據表達、直觀的圖形表達能力被眾多學者所使用。Qiu W提出一種協同可診斷性的方法，由多個只與協調器通訊的站點檢測一個Petri網，當至少有一個站點可以檢測故障發生時，系統滿足協同可診斷性。Liu J針對部分可觀Petri網在線故障診斷器應用范圍窄的問題，提出了一種結合廣義互斥約束和整數線性規劃的改進在線故障診斷算法。Basile F和Dotoli M通過求解一系列整數線性規劃問題來計算系統運行中故障的發生次數，并最終推斷出系統的運行狀態。

目前，國內外學者對自動制造系統可診斷性問題進行了深入研究，但是，在現有研究中，一般都是假設故障后無死鎖狀態，這必然導致其應用范圍受限。

發明內容

本發明的目的就是提供一種基于Petri網的自動制造系統可診斷性驗證方法，該方法將自動制造系統建模為有界Petri網，通過構建SF驗證器，無需假設故障后無死鎖狀態，針對故障后的任何狀態，均可進行可診斷性分析，擴大了應用范圍。

本發明是這樣實現的：

本發明提供了一種自動制造系統的可診斷性驗證方法，至少包含如下步驟：

(1)將自動制造系統抽象為Petri網模型并構建其無故障子網模型；

(2)分析該自動制造系統的有界性；

(3)構建該自動制造系統的標簽可達圖及其無故障子網的標簽可達圖；

(4)建立SF驗證器驗證該自動制造系統是否滿足可診斷性。

所述的步驟(1)中，包含如下步驟：

步驟1.1將自動制造系統中的車床、機械等抽象建模為Petri網的庫所。

步驟1.2將自動制造系統中的加工過程抽象建模為Petri網的變遷。

步驟1.3將自動制造系統中的加工零件抽象建模為Petri網庫所中的托肯。

步驟1.4將庫所、變遷用有向弧連接，構成Petri網。

步驟1.5將步驟1.4構成Petri網中的故障變遷及與故障變遷相連接的有向弧刪除，構成無故障子網。

所述的步驟(2)中，包含如下步驟：

步驟2.1輸入PN的初始狀態M₀，計算出Petri網的所有可達標識集R(N，M₀)。

步驟2.2檢測是否存在一個正整數K，對于使得M(p)≤K。

步驟2.3若步驟2.2成立，則自動制造系統是有界的。

所述的步驟(3)中，包含如下步驟：

步驟3.1設計標簽可達圖算法。標簽即指用來對變遷進行觀測的一種技術手段，可用相應字母表示，標簽即伴隨著變遷。