在对离散事件动态系统(discrete event dynamic system, DEDS)的建模、分析、性能评价及其控制设计中,Petri网作为一种数学的方法,得到了广泛的应用。柔性制造系统(flexible manufacturing system, FMS)作为一类典型的离散事件动态系统,一直是Petri网研究的重要对象和应用领域。由于竞争FMS中的有限共享资源(如机器人、机床、夹具、缓冲存贮器和传送带等),死锁(deadlock)经常发生,导致部分或整个系统的运行停顿,直接降低了FMS的生产效率,甚至可能造成灾难性的后果和重大的经济损失。人们基于Petri网已经研究了许多方法来解决死锁问题,主要有死锁的检测与恢复方法、死锁避免方法和死锁预防方法。其中,死锁预防方法是将死锁问题解决在系统的设计阶段而非运行阶段,无需在线决策,因此在实际应用中得到了广泛关注。由于建模Petri网中的死锁问题与Petri网中的一种特殊结构—信标(siphon)具有强相关性,即,信标一旦在某个标识下被清空,则永久地在这个标识的所有后继标识下保持清空状态,阻止了相关变迁的发射,从而导致死锁的发生。因此,通过对信标的控制就能够消除死锁,实现死锁预防的目的。对于普通Petri网(ordinary Petri net, OPN)中被清空的信标,基于P-不变式的性质,添加控制库所(control place, CP)使其可控；对于般Petri网(generalized Petri net, GPN)中导致死锁的信标,依据最大受控信标的概念,添加控制库所使其满足最大可控性。所以,对存在死锁的Petri网,添加控制库所的方法能够确保引起死锁的信标可控,使得受控的Petri网系统满足活性的需求。如何求取导致死锁的信标和添加控制库所是获取活性Petri网控制器的重要步骤,也是设计死锁预防控制策略的关键。衡量一个活性Petri网控制器性能的标准是计算复杂性、结构复杂性和行为许可性。针对基于Petri网建模的FMS中的死锁问题,本文的目标是设计有效的死锁预防策略。通过部分枚举计算法求解出引起死锁的信标,根据其补集,添加合适的控制库所使得求解出的信标可控,获取活性Petri网控制器。并且进一步化简活的受控Petri网系统的结构,降低控制实现的难度和经济成本。本文的主要研究成果如下：1.应用文献[9]中的混合整数规划(mixed integer programming, MIP)方法,针对一个普通Petri网的子类S3PR(system of simple sequential process with resource)网的信标求解问题,提出了其基本信标(elementary siphon, ES)集合的迭代式求解算法。在迭代求解的过程中,每个MIP问题的可行解对应着一个最大的空信标。通过信标的提取和最小化信标中资源库所的数目,得到相应的基本信标。进而添加该基本信标补集的标识约束,使得迭代求解依次进行,直至网系统中无最大的空信标存在,得到了一个基本信标的集合。它避免了完全枚举所有的严格极小信标,从中计算出基本信标集合的作法,提高了计算效率。2.针对普通Petri网和一般Petri网的一个子类S4R(systems of sequential systems with shared resources)网的死锁问题,提出了库所分类(place classification)和必需信标(necessary siphon, NS)的概念以及相应的死锁预防策略。在死锁控制的迭代过程中应用MIP方法求解出最大的死标识信标[24]。通过库所分类，得到了相应的必需信标。根据必需信标的补集，引入两类（普通和一般）控制库所，予以恰当地添加，使得迭代过程依次进行。当MIP问题的最优解出现时，表明受控网系统中无最大的死标识信标存在，获取了活性受控Petri网系统。它部分枚举那些导致死锁的必需信标，进而予以控制，能够一定程度地化简活性受控Petri网系统的结构，实现了消除死锁的目的。3.通过修改文献[24]中MIP方法的目标函数并且添加新的约束条件，得到了改进的MIP方法(revised MIP, RMIP)。应用RMIP方法能够求解出灵巧信标(smart siphon),即，包含着资源库所数目和总的库所数目均最少的信标。相比以往的部分枚举求解信标的做法，即，先求解出最大的空（或死标识）信标，进而提取出相应的最小信标。RMIP方法减少了信标求解的步骤。并且提出了基于灵巧信标控制的死锁预防策略，得到了结构相对简化和较多许可行为的活性受控Petri网系统。4.由于在满足受控的Petri网系统活性的前提下，目前许多采用添加控制库所的死锁预防策略往往导致了冗余控制库所的存在。针对此问题，提出了一种迭代式的鉴别和删除活性受控Petri网系统（N*，好＊）中冗余控制库所的算法。在鉴别和删除冗余控制库所的迭代进程中，依次选取每个控制库所，并将它和相关连接弧从（N*，好＊）移除。若移除某个控制库所后，MIP的最优解[24]等于剩余的所有库所的数目，则表明该控制库所是冗余的，可以将其从（N*，好＊）中删除且并不改变化简网的活性。否则，表明该控制库所是必需的且需要保留在（N*，好·）中。实现了化简活性受控Petri网系统（N*，好’）结构的目的，满足了降低控制实现的难度和经济支出的实际需要。该算法适用于活性的普通网和一般网的子类S4R网和G-system o