12、资源导向Petri网在死锁预防与避免中的应用

资源导向Petri网在死锁预防与避免中的应用

在全球市场竞争的大背景下，敏捷自动化制造系统（AMS）成为制造商的重要选择。AMS由多功能机器和自动化物料处理系统（MHS）组成，通过计算机进行控制。MHS通常包含机器人和/或自动导引车（AGV），这些AGV构成AGV系统。AMS的特点是能够同时处理多种零件类型，零件根据预设的操作顺序在机器间流动，在此过程中会竞争系统中的有限资源，如机器、物料处理系统、工具和缓冲区等，这给系统的有效运行带来了挑战。

1. 死锁控制方法

Petri网（PN）被广泛用于建模AMS以处理死锁问题。早期研究主要用PN模型证明死锁的存在与否，但未涉及死锁控制。目前有三种死锁控制方法：
- 死锁预防 ：合成一个活的有界PN，因为活的PN无死锁，这是一种静态控制方法。
- 死锁检测与恢复 ：基于模型检测死锁，然后应用恢复策略，类似于计算机系统中的做法。
- 死锁避免 ：根据系统状态分配有限资源以避免死锁，这是一种动态控制方法。

AMS运行中有两种类型的死锁：
- 第一种是零件在加工过程中竞争机器、缓冲区和MHS等制造资源导致的。
- 第二种是当MHS中使用多个AGV时，AGV竞争节点和车道引起的。以往研究大多只关注第一种死锁，而本文将使用有色资源导向Petri网（CROPN）来解决AMS中这两种类型的死锁问题。

2. 资源导向Petri网（ROPN）

2.1 有限容量Petri网

有限容量PN是一种有向图，记为PN = (P, T, I