制造系统的建模方法汇总课件.ppt
1,离散事件系统的建模方法,2,1 系统建模方法概述,离散事件系统模型模型是对实际系统本质的抽象与简化，能描述系统结构或行为过程。,3,1 系统建模方法概述,离散事件系统建模方法实体流图法用流程图的方法描述事件、状态变化及实体间相互作用的逻辑关系。活动周期图法以图形直观地显示系统状态及其变化。Petri网法是一种系统的数学和图形描述与分析工具。,4,2 实体流图法,实体流图(Entity Flow Chart,EFC)法的建模思路辨识系统的实体及属性；分析实体的状态和运动，队列的状态；确定系统事件，合并条件事件；分析事件发生时，实体状态的变化；在一定的服务流程下，分析与队列有关的特殊操作；以临时实体的活动为主线，画出系统的实体流图；给出模型参数的取值；给出排队规则、服务规则、优先级、换队规则。,5,2 实体流图法,实例：理发店服务系统单队列-单服务台系统系统分析：实体临时实体：顾客永久实体：服务员特殊实体：队列状态服务员：忙、闲顾客：等待服务、接受服务队列：队长,6,2 实体流图法,实例：理发店服务系统单队列-单服务台系统系统分析：活动排队、服务事件顾客到达顾客结束排队（开始接受服务）顾客服务完毕离开排队规则FIFO,7,2 实体流图法,实例：理发店服务系统单队列-单服务台系统模型属性变量：顾客到达时间（随机变量）理发员为一名顾客理发所需要的时间（随机变量）,8,3 活动循环图法,活动循环图(Activity Cycle Diagram)法的基本原理活动循环图（ACD）法以图形直观地显示系统状态及其变化。ACD法认为，系统中的每个实体都按照各自的方式循环地发生变化，存在静止（以表示）和活动（以表示）两种状态，这两种状态在实体的循环中交替出现（以表示两种状态之间的转换）。ACD法认为，系统的状态就是全部个体状态变化的集合。当研究对象比较复杂、包含的实体数目较多时，可以对系统建立不同层次的ACD模型，将高层次模型进一步分解为低层次的模型。,9,3 活动循环图法,ACD法的建模方法与建模过程常用术语实体。是指组成系统的各种要素，是ACD产生活动的主体。活动。表示实体正处于某种动作状态。活动的持续时间也称为周期。队列。用来表示实体处于静止或等待状态。实体的行为模式。实体的行为始终遵循“活动队列活动”的交替变化规则。直联活动和虚拟队列。如果在任何情况下，某一活动完成后，其后续活动就立即开始，则称后续活动为直联活动。直联活动与前面活动之间为一个等待时间为0的队列，即虚拟队列。合作活动。指一个活动要求有多于一个的实体参加才能开始。,10,3 活动循环图法,ACD法的建模方法与建模过程举例：某加工系统有两个实体：一台半自动机床和一名操作工。工人负责安装工件和从机床上取下工件。工件安装完毕后，机床就可以自动地完成工件的加工。加工完毕，机床停止，直到工人安装一个新的工件，再开始下一个加工循环。,11,3 活动循环图法,ACD法的建模方法与建模过程,12,3 活动循环图法,ACD法的建模方法与建模过程,13,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,14,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,15,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,16,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,17,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,18,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,19,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,20,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,21,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,22,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,23,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,24,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,25,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,26,3 活动循环图法,ACD模型的仿真运行假设三台机床加工顺序为,27,4 Petri网建模,1962年（联邦）德国 Carl Adam Petri 博士在他的博士论文“Communication with automate”中首次提出了一种网状结构的信息流模型，后来被称为 Petri 网。已成为控制理论领域处理离散事件系统的有力工具。,28,4 Petri网建模,Petri网主要优点：采用网络图的形式模拟离散事件系统，形式简洁、直观，特别适合于描述系统组织、结构和状态的变化；可以在不同概念级别上表明系统的结构和性质；能有效模拟异步并发系统，直接分析模型实体中是否具有诸如死锁，状态空间无限等异常特征。,29,4 Petri网建模,Petri网基本概念例：用螺钉将3个零件1，1个零件2和2个零件3连接在一起，得到零件4。,容量 K=,500,标识 M=5,3,4,0,30,4 Petri网建模,Petri网基本概念Petri 网图是一个五元组：PN=(P,T,I,O,M)P是库所(place)节点的集合；T是变迁(Transition)节点的集合；I 是输入函数P T的有向弧线的集合；O 是输出函数 TP 的有向弧线的集合；M是标识，为一函数向量，M(pi)表示库所pi中所含令牌个数。,31,4 Petri网建模,Petri网基本概念,32,4 Petri网建模,Petri网基本概念,令牌,标识,33,4 Petri网建模,Petri网基本概念,标识,容量函数,34,4 Petri网建模,Petri网基本概念库所(place)可以用来表示条件、资源和缓冲站。变迁(Transition)可以用来表示事件、任务和作业。,35,4 Petri网建模,Petri网的变迁规则变迁的发生表示系统状态的变化，可用变迁的发射（事件的发生）规则来定义。变迁条件和发射规则：对于 t T 如果成立，则变迁是可能的,36,4 Petri网建模,Petri网的变迁规则变迁后的结果是,37,4 Petri网建模,Petri网的变迁规则,检查t1：,O(p1,t1)=1,变迁t1 可以被点燃，M(p2)=1，M(p3)=1，M(p6)=0，M(p1)=1,I(p2,t1)=1,I(p3,t1)=1,I(p6,t1)=1,M(p2)=2,M(p3)=2,M(p6)=1,例1：检查变迁发生权，顺序：t1 t2 t3 t4,38,4 Petri网建模,Petri网的变迁规则,例1：检查变迁发生权，顺序：t1 t2 t3 t4,检查t2：,t2 没有发生权,39,4 Petri网建模,Petri网的变迁规则,例1：检查变迁发生权，顺序：t1 t2 t3 t4,检查t3：,t3 有发生权,点燃后，M(p2)=0，M(p3)=0，M(p5)=0，M(p4)=1,40,4 Petri网建模,Petri网的变迁规则,例1：检查变迁发生权，顺序：t1 t2 t3 t4,检查t4：,t4 有发生权,点燃后 M(p4)=0 M(p3)=1,41,4 Petri网建模,逻辑关系,事件 t1 和 t2 为先后关系,事件 t2 和 t3 为并发关系,42,4 Petri网建模,逻辑关系,事件 t1 和 t2 为冲突关系,事件 t1 和 t2 为冲撞关系,43,4 Petri网建模,逻辑关系,事件 t1，t2，t3为迷惑关系，取决于它们的发生次序。,44,4 Petri网建模,逻辑关系,事件 t1 和 t2 为死锁关系，事件不可能发生。,45,4 Petri网建模,Petri 网建模举例例2：机械加工系统,变迁 t1 和 t2 共享一件工具，两个变迁不能同时启动，但每个变迁可以多次启动。,46,4 Petri网建模,Petri 网建模举例例3：流水生产车间制造系统，由两台机床M1和M2加工两种零件P1和P2。所有零件按相同的顺序通过两台机床，每台机床的入口处有一个零件库，在系统的出口处也有一个零件库，系统作业进度计划要求两种零件交替加工。,47,4 Petri网建模,Petri 网建模举例例3：流水生产车间制造系统，由两台机床M1和M2加工两种零件P1和P2。所有零件按相同的顺序通过两台机床，每台机床的入口处有一个零件库，在系统的出口处也有一个零件库，系统作业进度计划要求两种零件交替加工。,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
