Моделирование и управление технологическими объектами с дискретным поведением с использованием теории супервизорного управления

• Автор: Хадеев, Антон Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 99 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение
Глава 1. Исследование инструментов моделирования промышленных систем
1.1. Дискретно-событийные системы
1.2. Теория супервизорного управления
1.3. СД2С
1.4. Основные понятия сетей Петри
1.5. Анализ сетей Петри с помощью матричных уравнений
1.6. Моделирование ДСС с помощью сетей Петри
1.7. Общие сведения о ПЛК
1.8. Язык релейно-контактных схем
1.9. Обзор методов синтеза программы для ПЛК
1.10. Выводы по главе, постановка цели и задач диссертации
Глава 2. Супервизорное управление в сети Петри
2.1. Метод синтеза супервизора
2.2. Моделирование и синтез супервизора для стрелочного перевода
2.3. Трансформация ограничений
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Преобразование супервизорной модели в язык РКС
3.1. Метод преобразования сети Петри в язык РКС
3.2. Преобразование супервизорной модели в язык РКС
3.3. Метод подстановок
3.1. Выводы по главе

Глава 4. Применение метода синтеза на примере ж.д. перевода
4.1. Подстановка одной модели
4.2. Подстановка нескольких конкурирующих моделей
4.3. Выводы по главе
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность исследования
Решение задачи комплексного управления современными производственными предприятиями в настоящее время предполагает определённую динамичность в формировании управленческих алгоритмов. Современное промышленное предприятие должно быть гибким, должно уметь адаптироваться к изменившимся требованиям к технологическому процессу [1]. Традиционное программирование может оказаться недостаточным в условиях изменяющихся целей управления.
В последние годы ведутся активные исследования особого класса моделей систем, в основном технических, динамика развития в которых происходит по возникновению событий, как внешних, так и внутренних. Данный класс носит название дискретно-событийных систем (Discrete-Event Systems, ДСС). ДСС нашли применение в вычислительной технике, робототехнике, управлении трафиком, логистике и пр. Столь широкое распространение объясняется развитой методологией, включающей в себя методы моделирования и решения задач логического управления. Основные математические модели ДСС - это конечно-автоматные модели, сети Петри и модели случайных процессов, такие, как Марковские цепи и теория последовательностей.
Стремительно развивается теория супервизорного управления, исследующая методы логического управления в дискретно-событийных системах. Однако, несмотря на большой объём теоретических исследований в области супервизорного управления, практическому применению методологии уделено значительно меньше внимания.
Некоторыми из возможных областей применения ДСС являются промышленная автоматизация и диспетчерское управление. Дискретнособытийные модели хорошо подходят для описания работы и взаимодействия промышленного оборудования. Типичным промышленным устройством управления является программируемый логический контроллер (ПЛК). Существует набор стандартов, описывающих техники программирования для создания программ для ГОЖ, но эти техники относятся скорее к формальному описанию методов программирования, тогда как логика управления программы

Глава 2. Супервизорное управление в сети Петри
2.1. Метод синтеза супервизора
Представленный в работе [7] метод позволяет вычислить супервизор в сети Петри для дискретно-событийной системы, смоделированной в не зависящей от времени сети Петри. В основе метода лежит концепция инвариант позиций. Метод применим к системам, ограничения для которых могут быть выражены как уравнения, неравенства или логические выражения.
Контроллер содержит позиции, которые соединены к переходам сети Петри модели таким образом, что это предотвращает переход модели в запрещённое состояние. Размер контроллера прямо пропорционален количеству ограничений, накладываемых на работу системы.
Одним из структурных свойств сети Петри, т.е. свойств, которые зависят только от топологической структуры сети Петри, являются инварианты сети [30].
Инвариантой позиций (Place Invariant) называется набор позиций сети Петри, маркировка в которых остаётся всегда неизменной. Данное определение соответствует частному случаю сохраняющей сети Петри, в которой вес фишки в позиции контроллера приравнивается нулю. Для сохранения концептуального единства терминологии будем пользоваться термином инварианты позиций.
Формально, инвариантой позиций называют целочисленный вектор X = {х*}, i = 1,2,... ,п, такой что X; Е {0,1}: ненулевые значения в элементах вектора соответствуют позициям, входящим в инварианту, а нулевые - всем остальным. Любой целочисленный вектор X, соответствующий следующему уравнению называется инвариантой позиций.
цТХ = рт0Х ( 1 )
где р0 - начальная маркировка, р. - любая последующая маркировка