【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动化制造领域，尤其是一种自动制造系统的活性监督控制器设计方法。
技术介绍
1、在过去的数十年里，随着信息技术、自动化技术和计算技术的广泛应用，传统的制造系统逐渐转变为自动制造系统，其目标是极大地降低制造成本、提高产品质量并且确保生产安全，并可以对市场变化和定制要求做出快速响应。自动制造系统中的无死锁性可以类比于连续系统中的稳定性，一个制造系统无论性能多么优良，一旦出现死锁都是不可以接受的，因为这意味着系统随时可能出现生产停滞现象，从而造成严重的甚至灾难性的后果。解决自动制造系统中的死锁问题，人们主要采用三种数学工具：有向图、自动机和petri网。petri网可以更加恰当地模拟、分析和控制自动制造系统。由于petri网具有鲜明的结构特征以及严格的数学表达，研究者易于开发相关分析软件，用于分析petri网的诸多特性，例如活性。
2、基于petri网的自动制造系统的死锁预防已经取得了很多研究成果。大多数自动制造系统采用s3pr或s4r类型的petri网进行建模，绝大多数解决方案主要分为三种，即基于可达图的分析方法、基于结构的分析方法以及两者的结合。在存在最大许可的活性监督控制器的情况下，基于可达图分析的方法一般都可以取得最大许可行。但遍历可达图，会面临状态爆炸的问题，因此该方法适用于规模较小的petri网。基于结构的分析方法充分利用petri网的结构特征，通过对特征结构的控制，达到预防死锁的目的。但特征结构的组合会随着petri网的规模呈指数式增长，且该类型方法一般达不到最大许可行为。也有一些方法，将结构分
3、针对选择自由petri网，论文《on the existence of supervisory policiesthat enforce liveness in partially controlled free-choice petri nets》提出了一种新型的活性监督控制策略。选择自由petri网，简称fcpn，是一种典型的petri网类型，广泛应用于自动制造系统、物流系统、通信协议系统、多处理器系统以及并发系统的建模、分析与控制。针对fcpn，该论文论证了：对于任意一个fcpn，当在m状态下存在活性监督控制策略时，在任何一个大于等于m的状态下，都存在活性监督控制策略。因此，所有存在活性监督控制策略的状态的集合，记为δ(n)，是右闭包的。状态集合可以用其最小元素min(*)(如min(δ(n)))来唯一标识。在此基础上，该论文提出了fcpn的活性监督控制策略：给定一个具有初始状态m0的petri网，记为n(m0)，假设在m状态下可控变迁tc使能，进一步假设m′是发射tc以后到达的状态，假如m′大于等于min(δ(n))中的一个元素时，该可控变迁tc允许发射；否则，不能发射tc。该类型的活性监督控制策略有如下特点：1)具有最大许可行为；2)活性监督控制策略具有状态递增特性。即，在m状态下具有活性监督控制策略，在任何大于等于m状态下，也具有相同的活性监督控制策略；3)不需要遍历系统的可达图，不需要分析petri网的结构特征，只需要通过软件计算出min(δ(n))即可；4)活性监督控制策略具有通用性，与系统的初始状态没有关系。但控制器模型与系统模型不统一是该受控系统面临的问题。换而言之，系统模型由petri网来建模，而活性监督控制器则是一种基于条件判断形式的语法规则，因此，无法使用petri网相关的分析软件对受控系统进行仿真和分析。
技术实现思路
1、本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的全部或部分问题，提供一种自动制造系统的活性监督控制器设计方法，将活性监督控制策略转化为petri网模型，构成统一的闭环受控系统，从而实现可以借助于petri网的分析软件进行仿真和分析。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种自动制造系统的活性监督控制器设计方法，包括：
4、将自动制造系统抽象为一类petri网模型；
5、对于petri网模型中的任意一个第一可控变迁，从petri网模型的具有活性监督控制策略的初始状态集合δ(n)中，构造出第二子集在该第二子集中的任一状态下，无论不可控变迁如何发射，所述第一可控变迁总是控制使能的；
6、根据所有第一可控变迁的第二子集构造双层活性监督控制器底层分别为控制各第一可控变迁使能的子控制器ns，顶层为控制被使能的第一可控变迁发射的协调器；所述协调器在同一状态下仅允许一个第一可控变迁发射。
7、进一步的，构造所述第二子集包括：
8、从δ(n)中构造出第一子集在该第一子集中的任一状态下，所述第一可控变迁均是控制使能的；
9、从所述第一子集中构造出所述第二子集
10、进一步的，所述子控制器ns包括第一库所π1、第二库所π2，以及与第二子集中的状态一一对应的第二可控变迁集合，第二库所π2在初始状态下包括一个托肯；利用第二库所π2、第二可控变迁集合，以及第一库所π1，对所述第一可控变迁的使能进行控制。
11、进一步的，所述子控制器ns的设计方法，包括：
12、增添k3个第二可控变迁分别与第二子集中的状态一一对应，k3为所述第二子集中的状态数量；
13、增添第一库所π1和第二库所π2，在第二库所π2中放入一个托肯；
14、对于每个和为第二子集的标识集，从pj到τi添加一个弧，弧权值为且从τi到pj的弧权值为
15、分别增添从第二可控变迁到第一库所π1的连接弧，增添第一库所π1到所述第一可控变迁的连接弧，弧权值均为1；
16、分别增添从第二库所π2到第二可控变迁的连接弧，增添所述第一可控变迁到第二库所π2的连接弧，弧权值均为1。
17、进一步的，所述子控制器ns控制第一可控变迁使能的方法，包括：
18、当子控制器ns检测到一个标识大于等于中的某个标识时，子控制器允许对应的第二可控变迁发射；该第二可控变迁发射后，对应的第一可控变迁被其子控制器使能。
19、进一步的，所述协调器包括第三库所π*，该第三库所π*在初始状态下包括一个托肯；利用第三库所π*对所述第一可控变迁和第二可控变迁形成闭环控制。
20、进一步的，所述协调器的设计方法，包括：
21、增添第三库所π*，并放入一个托肯；
22、对每个子控制器中任意第二可控变迁添加从第三库所π*到第二可控变迁的连接弧，弧权值为1，其中z为petri网模型中的可控变迁数量；
23、对每个第一可控变迁，添加从第一可控变迁到第三库所π*的连接弧，弧权值为1。
24、进一步的，方法还包括：
25、将所述双层活性监督控制器加入到所述自动制造系统的petri网模型中。
26、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
27、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自动制造系统的活性监督控制器设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的自动制造系统的活性监督控制器设计方法，其特征在于，构造所述第二子集包括：
3.如权利要求1所述的自动制造系统的活性监督控制器设计方法，其特征在于，所述子控制器Ns包括第一库所π1、第二库所π2，以及与第二子集中的状态一一对应的第二可控变迁集合，第二库所π2在初始状态下包括一个托肯；利用第二库所π2、第二可控变迁集合，以及第一库所π1，对所述第一可控变迁的使能进行控制。
4.如权利要求3所述的自动制造系统的活性监督控制器设计方法，其特征在于，所述子控制器Ns的设计方法，包括：
5.如权利要求4所述的自动制造系统的活性监督控制器设计方法，其特征在于，所述子控制器Ns控制第一可控变迁使能的方法，包括：
6.如权利要求4所述的自动制造系统的活性监督控制器设计方法，其特征在于，所述协调器包括第三库所π*，该第三库所π*在初始状态下包括一个托肯；利用第三库所π*对所述第一可控变迁和第二可控变迁形成闭环控制。
7.如权利要求6所述的自动
8.如权利要求1-7任一所述的自动制造系统的活性监督控制器设计方法，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种自动制造系统的活性监督控制器设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的自动制造系统的活性监督控制器设计方法，其特征在于，构造所述第二子集包括：
3.如权利要求1所述的自动制造系统的活性监督控制器设计方法，其特征在于，所述子控制器ns包括第一库所π1、第二库所π2，以及与第二子集中的状态一一对应的第二可控变迁集合，第二库所π2在初始状态下包括一个托肯；利用第二库所π2、第二可控变迁集合，以及第一库所π1，对所述第一可控变迁的使能进行控制。
4.如权利要求3所述的自动制造系统的活性监督控制器设计方法，其特征在于，所述子控制器ns的...
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