8、基于矩阵方法的离散事件系统死锁避免算法与实现

基于矩阵方法的离散事件系统死锁避免算法与实现

在离散事件（DE）系统中，死锁是一个常见且棘手的问题，尤其是在柔性制造系统中，资源共享时作业排序不当可能导致系统性能严重下降，甚至出现死锁。本文将详细介绍一种基于矩阵的死锁避免监督控制器，它能有效解决离散事件系统中的死锁问题。

1. 矩阵在离散事件系统中的应用

在柔性制造系统或离散事件系统中，作业排序是一个关键问题。当部分资源被共享时，若作业排序不正确，可能会引发系统阻塞和死锁。目前有多种控制资源调度顺序的方法，如先进先出（FIFO）、先缓冲先服务（FBFS）等，但这些方法在处理有限缓冲区的多部分重入流线（MRF）时，效果并不理想。

为了避免MRF系统中的死锁，我们可以通过限制与虹吸结构相关的某些关键子系统中的在制品（WIP）来实现。这种方法与“CONWIP”的概念相关，并且所有计算都可以使用简单的矩阵算法完成。

Petri网（PN）是制造系统分析、建模和控制中广泛使用的工具，但直接从制造物料清单（BOM）或装配树绘制PN图可能会比较困难。相比之下，基于矩阵的离散事件控制器（DEC）可以直接从BOM或部分装配树中编写，并且在产品需求或可用资源发生变化时，容易进行修改，使工作单元的控制更加灵活和可重构。

PN不能提供离散事件系统的完整动态描述，而DEC方程与PN标记转换方程相结合，可以提供离散事件系统的完整动态描述，这使得我们可以使用DEC逻辑控制实际工作单元，并通过计算机模拟受控系统的时间行为。

2. 基于矩阵的离散事件控制器

基于矩阵的离散事件控制器（DEC）在制造工作单元的设计、灵活性和计算机模拟方面具有重要优势。离散事件系统的变量定义如下：