一种自动制造系统的分布式控制方法_2

文档序号:9433203阅读:来源:国知局
一个库所代替以后,其结 构就是S4R结构,关键库所的定义与基本的预测控制方法中的定义相同。
[0024] 其次,本发明采取边预测、边控制的在线实时方式运行,即使资源充分,足够支持 其中特定托肯前进一步后继续前进,控制方法也只允许它前进一步。当其他进程都处于停 止状态,现有的资源完全可以支持该托肯前进到下一个关键位置。
[0025] 最后,本发明的控制方法的运行无需检测全局信息。每一步的执行仅仅取决于现 有资源是否充分。除了当前进程,无需知道其他进程的状态。由于具有柔性加工路径和装配 操作的系统运行完全取决于局部信息,因此该控制方法巧妙地实现了分布式的运行方式, 极大地减小了控制器与各个进程间的通信流量。
[0026] 因此,本发明的控制方法适用于实际中更加复杂的自动制造系统,增强对复杂制 造系统的控制能力。最后,扩展了关键库所的定义,使得新的定义涵盖了原来的定义,并且 可以准确的描述AESM中关键库所的位置。采用本发明的方法可以获得更高的许可性。
【附图说明】
[0027] 图1是控制器与Petri网构成的反馈系统图;
[0028] 图2是本发明的流程图。
[0029] 图3是3个标志图模块说明图,其中,图3 (a)和图3 (b)都是标志图模块,图3 (c) 不是标志图模块。
[0030] 图4是由SSM到ESSM的过程示意图,其中,图4 (a)是一个简单的状态机(SSM),图 4(b)为扩展的状态机(ESSM)。
[0031] 图5是一个AESM实例结构图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图对本发明进行详细说明。
[0033] 本发明中的系统是指同时具有柔性加工路径和装配操作的系统,更具体讲,是将 装配操作嵌入到柔性加工路径中,并且该发明是一个在线式的、实时的分布式控制方法。
[0034] 本发明的核心思想,就是要区别对待AESM中的标志图模块和其他部分,更具体地 讲,就是要区别对待关键库所统一体和关键库所。从理解的角度讲,可以这样来阐述方法的 本质:首先,先将标志图模块虚拟为一个库所,因为AESM中的标志图模块本身可以看作是 由一个库所替代而来的。这时候网络结构就是典型的S4R,关键库所就是各个进程中,使用 资源最多或者最少的库所。然后,针对每个标示图模块,各个击破,找到所有的子关键库所, 子关键库所是该标志图模块中每一条平行进程中使用资源最多或者最少的库所;标志图模 块的关键库所统一体由每条平行进程中的子关键库所组合的序偶,因此,关键库所统一体 中子关键库所的个数就等于标志图模块中平行路径的条数。另外要注意的是,关键库所统 一体中的子关键库所必须为同一种类型,即或者都是使用资源最多的子关键库所,或者都 是使用资源最少的子关键库所。最后,运行系统,托肯还没有前进到标志图模块时,把标志 图模块看做是一个库所,当现有资源可以支持该托肯前进到任意一个关键库所时,该托肯 可以前进一步;当托肯进入到标志图模块时,每个平行进程中的托肯每前进一步前,必须保 证该托肯能到达它的子关键库所,并且,其他所有平行进程中的托肯都能到达对应的子关 键库所,即保证一个关键库所统一体中的每一个子关键库所存在托肯都能到达,才能使得 这个托肯前进一步。
[0035] 参见图2,本发明的控制方法,针对的是具有柔性加工路径和装配操作的自动制造 系统,具体包括以下步骤:
[0036] 1)初始化,使
其中,1^是使能的变迀的集合,Tdf是使自动制造 系统无死锁运行的变迀的集合;
[0037] 2)采集自动制造系统当前的状态M ;
[0038] 3)根据当前状态M,检验自动制造系统中每一个变迀是否使能,若心是使能的,则 Tai= T m+ltj,其中ti是自动制造系统中任意一个变迀;
[0039] 4)判断Tot中的任意一个元素 t是否位于表示装配操作的标志图模块中;
[0040] 5)当Tot中的任意一个元素 t位于表示装配操作的标志图模块中时,模拟发射元 素 t ;
[0041] 5. 1)若当前的资源能够支持发射t对应的可以移动的托肯到达关键库所统一体 中的一个子关键库所,并且在表示装配操作的标志图模块的其他所有平行进程中,存在托 肯能够到达该关键库所统一体中对应的子关键库所时,Tdf= T df+{t};
[0042] 5. 2)若当前的资源能够支持发射t对应的可以移动的托肯到达关键库所统一体 中的一个子关键库所,并且在表示装配操作的标志图模块的其他所有平行进程中,不存在 托肯能够到达该关键库所统一体中的子关键库所时,则(64 ,进行步骤4);
[0043] 5. 3)若当前的资源不能支持发射t对应的可以移动的托肯到达关键库所统一体 中的一个子关键库所,则f $ 7V ,进行步骤4);
[0044] 6)当t e Ten,并且t不位于表示装配操作的标志图模块中时,模拟发射元素 t,若 当前的资源能够支持发射t对应的可以移动的托肯到达Cs4fi*中的一个关键库所,那么Tdf = Tdf+{t},否则,terd/,进行步骤4);其中,是系统中标志图模块被一个库所以及 它的前置集和后置集整体代替以后的系统结构的关键库所的集合;
[0045] 7)当Tot中所有的变迀都检测完毕后,得到了使得系统无死锁运行的变迀的集合 Tdf。输出任意t e Tdf,自动制造系统发射变迀t,进入到下一个状态,然后再返回步骤1)。
[0046] 上述步骤1)~7)构成了自动制造系统的活性监督控制器。参见图1,控制器给出 控制结果t,被控系统发射t,转到一个新的状态M,这个状态M输入到控制器中,控制器进行 分析,进而在给出新的输出结果t,被控系统发射t,进入另一个状态。周而复始。
[0047] 整个自动制造系统的关键库所的集合C = C,w; U ,其中,Cgm是标志图模块的 关键库所统一体的集合;是将系统中标志图模块用一个库所代替以后的系统结构的 关键库所的集合。即,整个自动制造系统的关键库所由两部分构成,一部分是标志图模块的 关键库所统一体的集合,另一部分是系统中标志图模块被一个库所以及它的前置集和后置 集整体替代以后的系统结构的关键库所的集合。所述标志图模块的关键库所统一体为若干 个子关键库所所组成的序偶;子关键库所分别分布在各个平行进程中,并且子关键库必须 具有相同的类型,即要么全部为使用资源最多的库所,要么全部为使用资源最少的库所;关 键库所统一体中子关键库所的个数等于该标志图模块的平行进程的条数。
[0048] 关键库所也是通过由简到繁,步步递进推导而来,具体过程如下。
[0049] 定义1给定一个不包含Pr环路或者路径,它们的关键库所定义为C = {C i,C2, C3}, 其中:
[0053] 注=C1所定义的关键库所为类型I,表示使用资源最少,一般的,就是不使用任何 资源;(:2、(:3定义的关键库所为类型II,表示该环路或路径中使用的资源最多的库所。
[0054] 定义1针对一个系统中的一条环路或者路径,给出了关键库所的定义,后边所有 的定义都是基于此定义的,因为柔性加工路径是由环路构成的,而标志图模块是由平行路 径构成的。
[0055] 定义2对于标志图模块B (ts,tj,它的关键库所实际上是关键库所统一体的集合, CN 105184385 A m "Ti 6/7 页 记为
I其中,m e N+,需要满足以下条件:
[0056] I. B(ts,te)中平行路径的条数为n,
Vi eiV",在关键库所统一体中,Cj;是同一种类型,具体为类型I或类型Π 。
[0058] 定义3对于S4R结构的网络,它的关键库所定义为
其中Q、C2、 C3的含义与定义1相同。
[0059] 注:S4R结构的系统不包含装配操作,是由一些顺序的进程构成,各个进程通过共 享资源相互连接从而相互影响,因此它的关键库所不要考虑关键库所统一体,只需要考虑 各个进程中的关键库所。其中,标志图模块就是表示装配操作。
[0060] 定义4对于AESM,它的关键库所的集合定义为
其中,Cms是标志 图模块的关键库所统一体的集合;是用库所f代替标志图模块以后,AESM对应的 S4If的关键库;用库所p $代替标志
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