一种基于Petri网的事件协调控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及离散事件系统技术领域，尤其涉及一种基于Petri网的事件协调控制 方法。
【背景技术】
[0002] 在基于事件驱动的工业控制系统中，各个事件之间可能存在某种约束，约束条件 的存在用来协调系统的整体有效运行。在已有的研究结论中，对于约束控制问题，经典的 方法是RW方法以及基于RW方法之上的活性控制器设计方法，在柔性制造系统中得到了广 泛的应用。在诸多活性控制器的设计方法中，结构分析和可达性分析是两种比较流行的技 术，其中结构分析以其优越的算法效率得到了研究者的青睐：例如，死锁预防控制器的设计 是活性控制器的最常见的技术，在基于结构分析的死锁预防技术中，通过寻找一组特殊的 Petri网结构（称为信标），然后在此结构的基础上施加库所约束以达到阻止系统达到死锁 状态的一种机制。这种机制在算法上最终都将要施加的库所约束转换成不等式约束或 者多的线性不等式约束条件，即
（其中Xl，r为正整数， Hl(S1)表示库所S1的托肯数目）。
[0003] -般而言，基于事件驱动的工业控制系统中，不仅存在资源约束，而且还存在事件 的协调约束。将这些事件驱动系统转换为Petri网模型时，资源一般被刻画成库所，而事件 一般被刻画为变迀，这样资源约束和事件约束的混杂约束就转换成库所变迀混杂约束。如 何将混杂约束转变为单一约束是协调系统需要解决的首要问题。
【发明内容】
[0004] 基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种基于Petri网的事件协调控制 方法。
[0005] 本发明提出的一种基于Petri网的事件协调控制方法，包括以下步骤：
[0006] S1、获得事件驱动型被控系统H，并将系统H的资源约束转换为库所约束，将事件 协调约束转换为变迀约束，列出所有的约束条件；
[0007] S2、记事件驱动型被控系统H的Petri网模型Σ = (S，T么评為沁其中"和丁是 有限非空且不想交的集合，S为库所集合，T为变迀集合，F为表示从库所指向变迀或者变迀 指向库所的有向弧，W表示有向弧权重，M表示库所中托肯的数量；变迀集合T中包含的变 迀1： 1，1：2，~，1：(]分别代表需要协调控制的事件61，6 2，"*，6(](9>2);
[0008] S3、提取Petri网模型的库所变迀混合约束，并将混合约束形式化为：
[0009]
，其 中，Lr，Xr，b为计算常数且为整数、m(sr)为监控库所S r的托肯数目、q(tr)为为变迀tr的 引发次数，Se，Te分别为约束库所集合和约束变迀集合；
[0010] S4、获得可令I =0的库所约束条件或者令& =0的变迀约束条件作为转换约 束，并将转换约束代入混合约束，获得单一不等式约束
作为协调控制目标，并根据新的单一不等式约束对Petri网模型进行调整；
[0011] S5、若哥(爲男 ν'谈> η沒 4?，增加弧 fc，A ^ 满足协调控制目标的一组Sc，t2, Fc，Wc为一组同步控制器，记为Con(S c，t2，&，Wc);
[0012] S6、根据同步控制器进行事件协调控制。
[0013] 优选地，步骤S4具体为：预设多种约束转换模型，获得单一不等式约束
对Y1，并分解判断结果选择不同的约束转换模型进行约束转换，然后对 Petri网模型进行调整。
[0014] 优选地，步骤S4中预设四种约束转换模型，分别对应：y; = y ; i且y iXy; ^ 0 ; Yi乒 y i !且 y iXyi !> 0 ;y != -y 2, i = 2 ; Iy11 乒 |y2| 且 YiXyi !< 0, i = 2。
[0015] 优选地，当Yi= y ; i且y iXyi 0,通过等价的数学转换，可将单一不等式约束
转换为P U1HPU2)+…+P (tq)彡Co1，然后可通过以下步骤进行约束转换；
[0016] S11、增加一个控制库所 s。，Sc·= {Λ,ν··%}，q 彡 1，且
[0017] W (sc，t!) = W (sc，t2)…=W (sc，tq) = 1 ;
[0018] S12、初始化s。的标识，设置M' (s J = ω1<3
[0019] S13、定义转换后的 Petri 网系统为 Ν' = (S'，Τ' ;F'，W'，M' )，S'= S U {sc}，T ' = T，F' = F U {(sc，t!)，（sc，t2)…（sc，t q)}，W' = W U {W (sc，t!) = W (sc，t2)… = W(sc，tq) = 1}，M' =Μ+ω · sc，转换后的Petri网系统的库所约束条件m(sc)彡ω1<3
[0020] 优选地，当辛y ; i且y ^yi ^ 0,通过等价的数学转换，可将单一不等式约束
转换为yiXPUD+yWPU；；)…+yqXP(t q)彡W1，然后可通过以下步骤进行 约束转换；
[0021] S21、增加一个控制库所 sc，S,= {tnV··%}，q 彡 1，且
[0022]
[0023] S22、初始化Sc的标识，设置M' (s J = ω1<3
[0024] S23、定义转换后的 Petri 网系统为 N' = C，T' ;F'，W'，M' )，S'=
[0025] 优选地，当Y1= -y 2，i = 2,，可将单一不等式约束
转换为 P(U-Pa2)彡Co1，然后可通过以下步骤进行约束转换；
[0026] S31、增加两个控制库所sel，se2，且满足
[0027] LlN 丄Utat>yZ44 Λ rVJ Ij 0/ I }J\
[0028]
[0029] S32、初始化 Scl, Sc2的标识，设置 M' (s J = M' (Sc2) = ω1;
[0030] S33、定义转换后的 Petri 网系统为 Ν' = (S'，T' ;F'，W'，M' )，S'= S U {scl，sc2}，Τ' = T，
[0033] 优选地，当|y」乒|y2|且Y1Xy2C 0，i = 2,，可将单一不等式约束
转换为Y1XPU1) _y2XP (t2)彡W1，然后可通过以下步骤进行约束转换；
[0034] S41、增加两个控制库所sel，se2，且满足
[0035]
[0036]
[0037] S42、初始化 scl，sc2的标识，设置 W (s cl) = IVT (sc2) = ω1;
[0038] S43、定义转换后的 Petri 网系统为 Ν' = (S'，T' ;F'，W'，M' )，S'=
[0041] ，IVT = M+c^ · Syco1 · Se2，转换后的Petri网系统没有库所约束条件。
[0042] 本发明通过Petri网结构的等价变换方法，考虑如何将库所变迀混合不等式约束 条件转换为单一的库所不等式约束条件。转换为单一库所不等式约束条件后，就可以利用 已有的活性控制器设计的相关结论对Petri网结构进行控制器设计。本发明将工业应用 Petri网的受控元素从单一的库所推广到一般情况，即受控元素可能是库所，也有可能是变 迀，考虑 < 不等式约束条件下变迀约束向库所约束的转换算法，通过转换就可以将库所和 变迀的混合约束问题，转换成单一的库所约束转换问题，可以降低问题分析的难度，拓展已 有活性控制器相关结论的应用范围。
【附图说明】
[0043] 图1为本发明提出的一种基于Petri网的事件协调控制方法流程图。
[0044] 图2为实施例1的多变迀同系数约束转换方法示意图；
[0045] 图3为实施例2的多变迀异系数约束转换方法示意图；
[0046] 图4为实施例3的两变迀相反数系数情形示意图；
[0047] 图5为实施例4的变迀次数"减法"一般权重设置下示意图；
[0048] 图6为实施例5的简易运输巷道图；
[0049] 图7为实施例5的调度系统加权Petri网模型；
[0050] 图8为实施例5的变迀协调控制设计示图。
【具体实施方式】
[0051] 参照图1，本发明提出的一种基于Petri网的事件协调控制方法，包括以下步骤。
[0052] S1、获得事件驱动型被控系统H，并将系统H的资源约束转换为库所约束，将事件 协调约束转换为变迀约束，列出所有的约束条件。
[0053] S