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Petri网上的广义互斥约束禁止状态监控器综合方法
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更新于2024-08-29
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本文主要探讨了Petri网上的禁止状态监控器综合问题,这是一种针对具有特定结构约束的离散事件系统的监控策略。Petri网是一种强大的数学模型,用于描述并发系统的动态行为,而禁止状态则是指在系统运行过程中需要避免出现的不期望状态。 研究的核心内容包括两个关键步骤:首先,作者提出了监控器存在的充分和必要条件。这些条件确保了监控器的有效性和必要性,即只有当这些条件满足时,才能设计出有效的禁止状态监控器。具体来说,如果正权值禁止库所的影响子网能够形成一个状态机,这表明其行为是可以预测和控制的;同时,对于负权值禁止库所,要求其输入和输出变迁仅有一个输入库所,这样可以确保控制的精确性。 其次,文中提出了一种约束等价转换方法。这种方法巧妙地处理了存在不可控变迁的监控问题,通过转化将原本复杂的监控问题简化为一个所有变迁都可以被有效控制的问题。这种转化策略对于实际问题的解决具有重要意义,因为它降低了设计难度,使得监控器的构建变得更加直观和可行。 举例部分进一步证明了这一方法的实用性和有效性。通过一个具体的Petri网模型,作者展示了如何利用这个综合方法来设计和实现一个禁止状态监控器,从而避免不希望出现的状态,保证系统的正常运行。 这篇文章对Petri网上的禁止状态监控器综合提供了一个理论框架和实用工具,对于理解和设计复杂的离散事件系统具有重要的指导意义。研究者和工程师可以借助这些理论成果,更好地监控和管理基于Petri网的系统,提高系统的稳定性和性能。
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第21 卷 第6 期
Vol. 21 No. 6
控 制 与 决 策
Control and D ecision
2006 年6 月
Jun. 2006
收稿日期: 2005205206; 修回日期: 2005207214.
基金项目: 高等学校博士学科点专项科研基金项目
(
20020335103
)
; 浙江省自然科学基金项目
(
Y
104081
)
; 国家创新
研究群体科学基金
(
60421002
)
.
作者简介: 罗继亮
(
1977—
)
, 男, 河南安阳人, 博士生, 从事离散事件系统、
Petri
网理论与应用研究; 苏宏业
(
1969-
)
,
男, 江苏武进人, 教授, 博士生导师, 从事时滞系统、非线性系统、鲁棒控制理论等研究.
文章编号: 100120920
(
2006
)
0620671204
Petr i
网上的禁止状态监控器综合
罗继亮, 袁剑蓉, 吴维敏, 苏宏业, 王 肖, 褚 健
(
浙江大学
a
. 工业控制技术国家重点实验室,
b
. 先进控制研究所, 杭州 310027
)
摘 要: 给出了
Petri
网上广义互斥约束的最大允许监控器综合方法, 其中该监控问题满足两个条件: 正权值禁止库
所的影响子网是状态机; 负权值禁止库所的输入和输出变迁均只有一个输入库所. 首先得到了监控器存在的充分和
必要条件; 其次构造了约束等价转换的方法, 该方法可将存在不可控变迁的监控问题简化为相当于变迁全部可控的
监控问题. 最后通过一个例子说明了该方法的可行性.
关键词: 监控; 离散事件系统;
Petri
网; 禁止状态
中图分类号:
TP
271. 8;
TP
18 文献标识码:
A
Forbidden State Avoidance Controller Synthesis for Petri Nets
L UO J i
2
liang
,
YUA N J ian
2
rong
,
W U W ei
2
m in
,
SU H ong
2
y e
,
W A N G X iao
,
CH U J ian
(
a
.
N ational L abo ratory of Industrial Control Technology
,
b
.
Institute of A dvanced P rocess Control
,
Zhejiang
U niversity
,
Hangzhou
310027,
China
.
Correspondent
:
WU W ei
2
m in
,
E
2
m ail
:
wmw u
@
iipc
.
zju
.
edu
.
cn
)
Abstract
:
A m ethod is p roposed to construct the m axim ally perm issive supervisor to enforce the generalized m utual
exclusion constraint
(
GM EC
)
on Petri nets
,
w hich has the p roperty that for a forbidden p lace w ith po sitive w eight
,
its influencing subnet is a state machine
,
and for a fo rbidden p lace w ith negative w eight
,
its input and output
transitions have at mo st one input p lace
.
A necessary and sufficient condition fo r the existence of superviso r is
obtained
.
A constraint equivalent transfo rm ation m ethod is then constructed to reduce the superviso ry control
p roblem of a net w ith uncontrollable transitions to w hat is as easy as the control p roblem w ithout any uncontrollable
transitions
.
A n examp le is p rovided to illustrate the results
.
Key words
:
Superviso ry control
;
D iscrete event system s
;
Petri nets
;
Fo rbidden state
1
引 言
禁止状态避免问题是
Petri
网监控理论的重要
问题. 广义互斥约束是在文献[1 ]中首次提出的一类
控制规范, 近年来得到了广泛的研究. 文献[1, 2 ]给
出 了变迁全部可控的
Petri
网上最大允许监控器的
设计方法. 文献[3, 4]利用库所不变量法给出了具有
不可控变迁的
Petri
网上监控器的设计方法. 但是文
献[5 ]指出在一些情况下无法利用库所不变量法设
计最大允许的监控器. 不可控变迁极大地增加了
Petri
网上禁止状态监控器综合的复杂性
[2 ]
, 使得最
大允许监控器综合变得非常困难. 目前的研究仍局
限在一些
Petri
网子类, 例如状态机
[6~ 8 ]
、前后向无
冲突网
[9 ]
、无环网
[10 ]
和事件图
[11 ]
等.
本文利用约束转换的方法研究了
Petri
网上的
一类监控问题, 它要求正权值禁止库所的影响子网
是状态机, 负权值禁止库所的输入和输出变迁均只
有一个输入库所. 本文给出了这类监控问题的监控
器存在的充要条件, 并且得到了最大允许监控器的
综合方法. 相对于同样针对类似状态机结构的文献
[7, 8, 10], 本文取得了下列进展: 首先考虑了包含负
权值的广义互斥约束, 文献[11 ]指出负权值的约束
可以描述柔性制造系统中不同生产单元的负荷平衡
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