存在消耗型资源的一类Petri网模型运行控制研究

论文摘要

Petri网是一种适合于描述异步并发的形式化系统模型。Petri网不仅有严格的数学表达形式与直观的图形表现形式,还具备对异步与并发系统进行系统描述与行为分析的功能,为计算机科学、控制科学等提供了一种形式化的分析思路和框架基础。在Petri网中,托肯（token）的使用必不可少。在对生产制造过程建立Petri网模型时,通常用部分托肯描述可使用的资源,在资源分配系统（Resource Allocation Systems,RAS）中,资源是其重要的组成部分。一般情况下,资源可分为耐用型资源和消耗型资源。耐用型资源一般指机器设备等,消耗型资源一般指原料、耗材等。系统中资源的数量变化会影响系统及其Petri网模型的行为,导致死锁等问题。以往相关研究中,绝大部分研究围绕耐用型资源系统展开,对于消耗型资源的关注较少。实际上,耐用型资源和消耗型资源只是在一定时间尺度内的相对概念,任何资源都是消耗型资源。具有消耗型资源的系统模型更能反映出系统实际运行情况。因此,对存在消耗型资源的一类Petri网的研究,表现的尤为重要。在前人研究工作的基础上,本文提出了一类关注消耗型资源并对系统运行行为产生影响的Petri网（Resource-Consuming Petri Nets,RCPN）模型。本文从WS3PR（System of Simple Sequential Process with Weighted Resources allocation）网与LS3PR（Linear Sys-tem of Simple Sequential Process with Resources allocation）网出发,将其中部分或全部工序库所设置为消耗资源的库所,通过改变Petri网模型中资源库所连接弧的权值来描述资源消耗过程。随着系统运行,资源不断消耗,当资源耗尽时,系统会停滞,这更加符合真实系统的实际情况。本文在前人研究的基础上,主要工作如下:1.基于WS3PR网与LS3PR网,建立了RCPN模型,定义并描述了在该模型中资源被消耗的方式和在RCPN中死锁的分类。2.对RCPN的内在结构即资源容量与连接弧权值关系进行分析,使用资源利用率描述其资源占有情况,同时研究其造成死锁的原因。3.本研究工作的控制目标是保证在资源耗尽之前系统不会陷入由于资源分配不当而导致的死锁,即在资源充分消耗之前系统不会停止运行（死锁）。主要采用基于LRS（Liveness and Ratio-enforcing Supervisor）活性控制方法改进的BC（Behavior Controller）控制方法和基于回溯变迁的方法来解决系统的死锁问题,实现所设定的控制目标。4.本文使用CPN Tools这一建模与分析软件对RCPN模型进行表达和分析,然后通过CPN Tools的函数功能,来验证BC运行控制器与回溯变迁控制器的设计、分析与效果。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 霍晓光

导师: 刘鼎,吴启俊

关键词: 消耗型资源,死锁控制,结构分析,资源利用率,回溯变迁

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 数学,计算机软件及计算机应用

单位: 西安电子科技大学

分类号: TP301.1;O231

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.001918

总页数: 102

文件大小: 2956K

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