自動(dòng)制造系統(tǒng)建模、分析與死鎖控制

前言

21世紀(jì)，先進(jìn)制造技術(shù)呈現(xiàn)出精微化、數(shù)字化、信息化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的顯著特點(diǎn)，同時(shí)也代表了技術(shù)科學(xué)綜合交叉融合的發(fā)展趨勢(shì)。高技術(shù)領(lǐng)域如光電子、納電子、機(jī)器視覺、控制理論、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等學(xué)科的發(fā)展，為先進(jìn)制造技術(shù)提供了更多更好的新理論、新方法和新技術(shù)，出現(xiàn)了微納制造、生物制造和電子制造等先進(jìn)制造新領(lǐng)域。隨著制造學(xué)科與信息科學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、管理科學(xué)、納米科技的交叉融合，產(chǎn)生了仿生機(jī)械學(xué)、納米摩擦學(xué)、制造信息學(xué)、制造管理學(xué)等新興交叉科學(xué)。21世紀(jì)地球資源和環(huán)境面臨空前的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，要求制造技術(shù)比以往任何時(shí)候都更重視環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排、循環(huán)制造和可持續(xù)發(fā)展，激發(fā)了產(chǎn)品的安全性和綠色度、產(chǎn)品的可拆卸性和再利用、機(jī)電裝備的再制造等基礎(chǔ)研究的開展。《21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)叢書》旨在展示先進(jìn)制造領(lǐng)域的最新研究成果，促進(jìn)多學(xué)科多領(lǐng)域的交叉融合，推動(dòng)國際間的學(xué)術(shù)交流與合作，提升制造學(xué)科的學(xué)術(shù)水平。我們相信，有廣大先進(jìn)制造領(lǐng)域的專家、學(xué)者的積極參與和大力支持，以及編委們的共同努力，本叢書將為發(fā)展制造科學(xué)，推廣先進(jìn)制造技術(shù)，增強(qiáng)企業(yè)創(chuàng)新能力做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。先進(jìn)機(jī)器人和先進(jìn)制造技術(shù)一樣是多學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物，在制造業(yè)申的應(yīng)用范圍很廣，從噴漆、焊接到裝配、拋光和修理，成為重要的先進(jìn)制造裝備。機(jī)器人操作是將機(jī)器人本體及其作業(yè)任務(wù)整合為一體的學(xué)科，已成為智能機(jī)器人和智能制造研究的焦點(diǎn)之一，并在機(jī)械裝配、多指抓取、協(xié)調(diào)操作和工件夾持等方面取得顯著進(jìn)展，因此，本系列叢書也包含先進(jìn)機(jī)器人的有關(guān)著作。

內(nèi)容概要

自動(dòng)制造系統(tǒng)的死鎖控制是近二十年來生產(chǎn)自動(dòng)化科學(xué)與工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。圖論、自動(dòng)機(jī)和Petri網(wǎng)是這一領(lǐng)域研究的主要數(shù)學(xué)方法，其中以Petri網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。    本書闡述了基于Petri網(wǎng)理論的自動(dòng)制造系統(tǒng)的死鎖預(yù)防策略，反映了這一領(lǐng)域的重要成果和最新進(jìn)展。內(nèi)容主要包括Petri網(wǎng)的基本信標(biāo)理論，基于信標(biāo)的死鎖控制策略，基于可達(dá)圖的死鎖控制方法，活性Petri網(wǎng)控制器的結(jié)構(gòu)化簡(jiǎn)方法以及計(jì)算機(jī)科學(xué)中著名的分治策略在活性Petri網(wǎng)控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。    本書可供從事自動(dòng)制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制的研究人員與工程師參考，并可作為高等院校相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的教材。

書籍目錄

《21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)叢書》序前言符號(hào)表第1章  緒論  1.1  自動(dòng)制造系統(tǒng)  1.2  自動(dòng)制造系統(tǒng)的Petri網(wǎng)模型  1.3  死鎖控制方法  1.4  小結(jié)第2章  Petri網(wǎng)基本理論  2.1  多集  2.2  基本定義  2.3  結(jié)構(gòu)不變式  2.4  信標(biāo)和陷阱  2.5  可達(dá)圖  2.6  Petri網(wǎng)的基本子類  2.7  自動(dòng)機(jī)  2.8  Petri網(wǎng)模型、控制器和受控系統(tǒng)  2.9  廣義相互抑制約束  2.10  小結(jié)第3章  Petri網(wǎng)的基本信標(biāo)  3.1  等價(jià)信標(biāo)  3.2  基本信標(biāo)  3.3  從屬信標(biāo)的可控性  3.4  基本信標(biāo)的選擇  3.5  小結(jié)第4章  基于信標(biāo)的死鎖預(yù)防策略  4.1  S3PR網(wǎng)的控制    4.1.1  信標(biāo)枚舉法    4.1.2  基本信標(biāo)法    4.1.3  部分信標(biāo)枚舉方法    4.1.4  部分信標(biāo)枚舉方法的改進(jìn)    4.1.5  控制庫所后置集的改進(jìn)設(shè)計(jì)  4.2  S3PGR2網(wǎng)的控制    4.2.1  S4R網(wǎng)的定義以及C／D-RUN策略    4.2.2  算例  4.3  G-system的控制    4.3.1  G-system的定義    4.3.2  G-system中從屬信標(biāo)可控性    4.3.3  死鎖控制策略    4.3.4  算例  4.4  小結(jié)第5章  基于可達(dá)圖的死鎖預(yù)防策略  5.1  優(yōu)化的活性Petri網(wǎng)控制器設(shè)計(jì)    5.1.1  區(qū)域理論的Petri網(wǎng)詮釋    5.1.2  應(yīng)用實(shí)例  5.2  基于信標(biāo)控制和區(qū)域理論的活性Petri網(wǎng)控制器  5.3  次優(yōu)化的活性Petri網(wǎng)控制器設(shè)計(jì)    5.3.1  無死鎖初始標(biāo)識(shí)    5.3.2  死鎖預(yù)防策略    5.3.3  算例  5.4  信標(biāo)選擇與死鎖控制    5.4.1  控制信標(biāo)選擇的集合覆蓋方法    5.4.2  關(guān)鍵標(biāo)識(shí)的選擇    5.4.3  迭代的信標(biāo)控制方法    5.4.4  算例  5.5  小結(jié)第6章  活性Petri網(wǎng)控制器的簡(jiǎn)化  6.1  基于隱式庫所的方法    6.1.1  隱式庫所    6.1.2  剔除隱式庫所算法    6.1.3  活性受限庫所的剔除  6.2  基于可達(dá)圖的方法    6.2.1  基于可達(dá)圖的冗余性測(cè)試    6.2.2  算例  6.3  小結(jié)第7章  死鎖控制的分治策略  7.1  問題求解的分治策略  7.2  Petri網(wǎng)的分解  7.3  子控制器設(shè)計(jì)與全局控制器綜合  7.4  算例  7.5  實(shí)驗(yàn)研究  7.6  小結(jié)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 緒論1.1　自動(dòng)制造系統(tǒng)制造活動(dòng)通常被認(rèn)為是將原料、人力、動(dòng)力以及設(shè)備集成起來制造高質(zhì)量產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換過程。包含這些制造活動(dòng)的系統(tǒng)稱為制造系統(tǒng)。一個(gè)制造系統(tǒng)主要包含兩個(gè)子系統(tǒng)：物理子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)。物理子系統(tǒng)包括物理資源，如機(jī)床、機(jī)器人、自動(dòng)引導(dǎo)小車、傳輸帶、夾具、緩沖存儲(chǔ)器等?？刂谱酉到y(tǒng)也稱決策子系統(tǒng)，用于控制物理資源的運(yùn)行，以達(dá)到組織和優(yōu)化生產(chǎn)過程的目的。通常，根據(jù)生產(chǎn)流程，制造過程可分為連續(xù)制造（如化學(xué)、石油工業(yè)）和離散制造（如生活消費(fèi)品、計(jì)算機(jī)工業(yè)）。離散制造系統(tǒng)又可分為裝配系統(tǒng)和非裝配系統(tǒng)。一般說來，生產(chǎn)系統(tǒng)中只有品種單一、批量大、設(shè)備專用、工藝穩(wěn)定、效率高，才能構(gòu)成規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。反之，如果多品種、小批量、設(shè)備專用性低，則在價(jià)格形式相似的情況下，頻繁調(diào)整工夾具，工藝穩(wěn)定難度增加，生產(chǎn)效率會(huì)大大降低。然而，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得人類社會(huì)對(duì)產(chǎn)品功能與質(zhì)量的要求越來越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之增加。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)對(duì)多品種小批量產(chǎn)品的需求，大批量生產(chǎn)模式受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。同時(shí)，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也迫使傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)方式發(fā)生了根本改變，批量生產(chǎn)時(shí)代正逐漸被能適應(yīng)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的多品種、小批量生產(chǎn)模式所代替。

編輯推薦

《自動(dòng)制造系統(tǒng)建模、分析與死鎖控制》可供從事自動(dòng)制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制的研究人員與工程師參考，并可作為高等院校相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的教材。

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