资源配置系统监督控制重构的研究

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当前人们设计的各种离散事件系统(DES),如柔性制造系统、可重构制造系统、自适应工作流等,已经具有了柔性化、可重构的产品生产与服务供应能力,可实现不同生产任务间的切换。从DES监督控制的角度看,不同的生产任务对应不同的控制规范,而应对控制规范的变化,目前的做法是重新设计监督控制器。然而,随着生产切换快速、平滑、连续性要求的提出,重设计的途径逐渐显示出其弊端与不足。人们转而求助于更具优势的监督控制重构途径,即由控制系统的自动演变来主动应对控制规范的变化。  本文选取资源配置系统这类典型的离散事件系统作为对象,研究资源配置控制规范变化下的监督控制重构问题,主要工作如下:  (1)将资源配置关系表示为控制规范,并以库所不变式的手段建立Petri网监督控制器。重点分析了资源配置控制规范变化与对象状态的关系,并以控制规范变化的合理性检查为前提设计了监督控制重构方案和机制,从而更贴近实际。  (2)将监督控制重构问题转变成Petri网可达性分析问题,建立重构问题的整数规划模型,首次实现了对状态计算的集成,避免了现有方法的计算冗余性和复杂化。对于中小规模的系统,建立了基于分支定界算法的求解方法;对于较大规模的系统,基于遗传算法建立了以重构总成本最小或总步长最短为目标的单目标优化方法,以及基于Pareto遗传算法建立了重构总成本最小和总步长最短的多目标优化方法。以医院服务管理系统为例进行了监督控制重构的案例研究。  (3)最后,分析了监督控制重构中形成的死锁的产生原因及特点,给出重构中死锁的异步化解方案并设计了其化解算法,具有务实性,可避免重构求解和死锁化解同时求解的计算复杂性。
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