柔性制造系统一般Petri网模型内在活性结构与死锁控制研究

柔性制造系统一般Petri网模型内在活性结构与死锁控制研究

摘要：柔性制造系统（FMS）是一种高度自动化的制造系统，具有资源共享和任务分配的特点。为了实现FMS内部的活动协调和避免死锁的发生，使用Petri网模型进行建模与控制是一种有效的方法。本文研究FMS中一般的Petri网模型的内在活性结构与死锁控制问题，分析FMS的运行原理以及模型中存在的活动冲突和死锁现象，并提出相应的建模与控制方法。

1.引言

柔性制造系统是一种具有高度自动化和灵活性的制造系统，由多个工作站和运输设备构成。在FMS中，不同的工作站之间共享资源并完成不同的任务。然而，由于资源有限和任务的冲突，FMS内部的活动协调和资源分配是一个复杂的问题。

为了研究FMS的活动协调和避免死锁的发生，许多研究者采用Petri网模型进行建模与控制。Petri网由一组称为"库所"和"变迁"的节点以及它们之间的有向边组成。库所表示FMS中的资源，变迁表示FMS中的任务。通过建立适当的库所和变迁之间的连接关系，可以描述FMS的活动流程。

2.FMS的运行原理

FMS由若干个工作站和运输设备组成。每个工作站根据任务的要求执行相应的操作，并在完成后将任务传递给其他工作站。运输设备负责将任务从一个工作站传输到另一个工作站。

FMS的运行过程可以通过Petri网模型来描述。模型的库所表示资源，变迁表示任务。任务可以在不同的工作站之间移动，通过变迁的激活和库所的标记来表示。

3.活动冲突和死锁现象

在FMS中，由于资源共享和任务分配的特点，可能会出现活动冲突和死锁现象。活动冲突指的是两个或多个任务同时要求同一资源，导致资源的竞争和争夺。死锁是指在FMS中存在一组任务互相依赖的情况，造成任务无法继续执行，系统陷入停滞状态。

活动冲突和死锁的发生对FMS的性能影响很大，因此如何建立恰当的Petri网模型并设计有效的死锁控制方法成为了研究的重点。

4.Petri网模型的建模与控制方法

为了描述FMS的活动协调和避免死锁的发生，可以使用Petri网模型。根据FMS的特点和需求，可以选择不同类型的Petri网模型，如有界Petri网、时间Petri网等。

在建模过程中，需要确定库所、变迁和连接关系，并对库所的标记和变迁的激活条件进行设置。通过模型的分析和仿真，可以评估FMS的性能并发现潜在的活动冲突和死锁问题。

为了解决死锁问题，可以采用基于Petri网的死锁控制方法。常用的方法有资源分配策略、任务调度策略和死锁检测与解除策略。

5.结论

柔性制造系统是一种高度自动化和灵活性的制造系统，在内部的活动协调和避免死锁问题上面临挑战。本文研究了FMS中一般的Petri网模型的内在活性结构与死锁控制问题，通过建立合适的模型和设计有效的死锁控制方法来提高FMS的性能。

该研究对于FMS的设计与优化具有重要的理论和实践意义，可以为实际的FMS系统提供参考和指导。未来的研究可以进一步探索更复杂的FMS模型和更先进的死锁控制方法，以适应日益复杂的制造需求和技术发展本文研究了柔性制造系统中Petri网模型的建模与控制方法。通过建立适当的Petri网模型和设计有效的死锁控制方法，可以提高FMS的活动协调性和避免死锁问题。该研究对于FMS的设计与优化