[发明专利]一种针对具有装配操作的自动制造系统的分布式控制方法

说明书

技术领域

本发明属于自动化制造系统技术领域，涉及一种针对具有装配操作的自动制造系统的分布式控制方法。

背景技术

为了快速响应市场变化并且满足层出不穷的客户需求，科学家们研制出了自动制造系统。通常，一个自动制造系统由多个加工进程组成，这些加工进程根据各自的工艺方案并发地完成各自的加工任务。在这些进程的执行过程中，往往需要一些资源(比如说缓冲器，材料运输设备等)来辅助他们的完成。在实际中，这些资源是有限的，这就使得他们必须被这些加工进程所共享。然而，这样的一个加工环境很容易引起死锁。一旦出现死锁，系统将出现生产停滞现象，从而造成严重的甚至灾难性的后果。解决自动制造系统中的死锁问题，通常的做法就是引入相应的控制器，施加给既定系统模型，从而避免不理想行为的发生。

在过去的数十年里，已经开发出了一系列的监督控制方法。这些监督控制方法可以分为集中控制方法和分布式控制方法。在工业上，实际的自动化制造系统规模错综复杂。每一个自动化制造系统都是由规模相对小的、局部的、异步的、相互作用的子系统组成。它的执行是这些子系统相互作用的结果。很显然，随着这些子系统模块数量的增加，采用集中控制方法将会面临着“状态爆炸”问题，随之带来众所周知的计算和存储复杂度问题。基于上述问题，越来越多的研究者把注意力转向分布式控制方法。采用分布式控制方法，中央控制器所完成的监控任务可以由一组局部控制器共同完成。每一个局部控制器接收其所控制子系统的观测信息，并且根据所接受的局部观测信息做出局部决策，这样就大大降低了计算和存储复杂度。

通过对现有的分布式控制方法进行总结分析，发现它们在广泛推广的过程中存在缺陷，具体体现在:1.由于具有装配操作的自动化系统使得控制器的设计变得异常复杂，目前大部分分布式控制方法只局限于解决具有柔性路径的自动化制造系统的死锁问题，而忽略了具有装配操作的自动化制造系统。然而，与柔性路径相比，装配操作赋予了系统更丰富的结构信息。基于具有装配操作的自动化制造系统的研究成果，更具有一般性，能够推广到更为复杂的自动化制造系统中去。2.在这些分布式控制方法中，很多需要依赖于可达图或者系统结构来完成控制器的设计。然而，无论是基于可达图还是系统结构，都会因计算复杂度问题难以将这些方法应用到大规模的自动化制造系统中去。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种针对具有装配操作的自动化制造系统的分布式控制方法，极大的减少了观测器和进程之间的通信量，并且能够容易地扩展到更为复杂的自动化制造系统中。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种针对具有装配操作的自动制造系统的分布式控制方法，包括以下步骤：

1)给定一个F-AMG，M是当前时刻的一个可达状态，T_EN＝{t₁，t₂…t_k}表示在状态M下能够使能的变迁的集合，T_CN表示系统受控后在状态M下能够使系统无死锁运行的变迁的集合；其中，k表示在状态M下能能够使能的变迁数量；

2)初始化m＝1，T_EN＝Φ，T_CN＝Φ；其中，m为一个计数变量；

3)从T_EN中选择变迁t_m，并且从到达变迁t_m的一个操作库所中任意选择一个托肯，判定该托肯所在的位置，如果该托肯位于分流操作和装配操作之间的一个平行进程，则进行步骤4)，否则进行步骤5)

4)在其他托肯都静止的情况下，若所选择的托肯能够从其当前位置到达其所在平行进程中的一个子关键库所，并且剩余的每一个平行进程中都存在一个托肯，能够从其当前位置到达其所在平行进程中的一个子关键库所，那么进一步判断这些托肯经过装配操作组合而成的托肯，能否在其他托肯都静止的情况下，能够到达距离其最近的全局关键库所，若能，变迁t_m能被使能，T_CN＝T_CN+{t_m}，m＝m+1，进行步骤6)；否则，m＝m+1，进行步骤6)；

5)判断在其他托肯都静止的情况下，所选择的托肯能否从其当前位置移动到离它最近的全局关键库所，若能，变迁t_m能被使能，并且T_CN＝T_CN+{t_m}，m＝m+1，进行步骤6)；否则，m＝m+1，进行步骤6)；

6)当m≤k，进行步骤3)；