【摘 要】
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自动制造系统(Automated Manufacturing System,AMS)资源优化是指在满足预先设定的生产任务的前提下,使用最少的资源,以达到节约生产成本、提高经济效益的目的。由于AMS具有强离散型、事件驱动等特点,因此在逻辑层面常抽象为离散事件系统进行研究,Petri网具有数学和图形双重表示的特性以及丰富的系统分析手段,被广泛应用于离散事件系统的研究。本文基于标签Petri网以及带有不
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自动制造系统(Automated Manufacturing System,AMS)资源优化是指在满足预先设定的生产任务的前提下,使用最少的资源,以达到节约生产成本、提高经济效益的目的。由于AMS具有强离散型、事件驱动等特点,因此在逻辑层面常抽象为离散事件系统进行研究,Petri网具有数学和图形双重表示的特性以及丰富的系统分析手段,被广泛应用于离散事件系统的研究。本文基于标签Petri网以及带有不可观变迁Petri网模型,研究不同工作状态下的AMS资源优化问题。为了避免计算状态空间,根据对Petri网的结构特性以及相关性质的分析,将资源优化问题转化为整数线性规划问题,并利用Lingo求解。实例分析表明,提出的方法能够降低计算复杂度,提高计算效率,为解决实际AMS资源优化问题提供理论方法。主要研究工作和成果归纳如下:(1)针对变迁全部可观的Petri网模型,提出一种初始资源优化算法。在完成预定生产任务的前提下,根据Petri网结构特性以及状态方程法,得到拟执行任务与初始资源的约束关系,提出资源优化问题转化为整数线性规划问题的具体规则和算法。最后将算法推广到标签Petri网模型的资源优化问题中,通过求解多个整数线性规划问题,获得标签Petri网的初始资源优化方案。(2)由于技术或成本限制,无法在AMS所有部位配置传感器,因此一些事件的发生难以监测,这类事件通常建模为不可观变迁。针对带有不可观变迁的Petri网模型,提出一种初始资源优化算法。给定预定生产任务,根据Petri网结构特性以及变迁发生规则,给出可观变迁序列、不可观变迁序列与初始资源的线性约束关系,通过整数线性规划方法分析模型的资源优化问题,提出初始资源优化算法。最后将算法推广到带有不可观变迁标签Petri网模型的资源优化问题中。(3)S3PR网是一种资源分配型Petri网,常用于AMS的建模。本文将提出的标签Petri网资源优化算法以及带有不可观变迁标签Petri网资源优化算法应用于S3PR网的实例分析,验证提出算法的有效性。
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