一類混雜系統(tǒng)Petri 網(wǎng)模型的優(yōu)化算法的研究

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1、一類混雜系統(tǒng)Petri網(wǎng)模型的優(yōu)化算法的研究曹銳李宏光李昊陽（北京化工大學信息科學與技術學院北京100029）摘要:本文針對工業(yè)中廣泛存在的混雜系統(tǒng)，結合進化算法，研究了應用Petri網(wǎng)的分層遞階建模方法，實現(xiàn)一類混雜系統(tǒng)的建模與優(yōu)化。關鍵詞：混雜系統(tǒng)Petri網(wǎng)建模進化算法優(yōu)化OptimizationResearchofHybridSystemBasedonPetriNetCAORuiLIHongguangLihaoyang(CollegeofInformationScienceandTechnology,BeijingUniversit

2、yofChemicalTechnology,Beijing100029)Abstract:Accordingtothehybridsystemexistedabroadinindustry,EvolutionaryAlgorithmsiscombinedwiththethemethodofPNmodelingbydelaminating.Modelingandoptimizationofhybridsystemrealizedinthispaper.Keywords:hybridsystemPetrinetmodelingEvolution

3、aryAlgorithmsoptimization優(yōu)化算法，當人們注意到系統(tǒng)的混雜特性時，1引言這些優(yōu)化算法便不能準確適用，例如：污水池自動化控制包含了液位的連續(xù)變化，同時也包現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展方向是向復雜化的方向含了事件驅動的離散變化，屬典型的混雜系前進，控制領域面臨的是工業(yè)過程的高度復雜統(tǒng)。系統(tǒng)不僅要對連續(xù)變量進行控制，也要對與對其控制性能高度要求之間的尖銳的矛盾，離散事件采取相應的措施。這就需要引進如進采用單一基于定量的模型的傳統(tǒng)控制理論技【2】化算法(EA,EvolutionaryAlgorithms)等術已不能對復雜的工業(yè)過程實現(xiàn)有效

4、的控制，智能優(yōu)化搜索技術，研究一類特定混雜系統(tǒng)的對復雜控制系統(tǒng)的研究需要突破任何一種單優(yōu)化方法對混雜系統(tǒng)控制過程來說具有重要一的模式而采用多子系統(tǒng)有機集成的形式。這的時代意義.些系統(tǒng)可能是異步的，包含順序和并發(fā)操作，本文針對典型混雜系統(tǒng)污水池控制系統(tǒng)，涉及沖突、相互排斥以及非決定論。把Petri將進化算法與混合Petri網(wǎng)(HPN,Hybrid網(wǎng)（PN,PetriNet）應用于工業(yè)工程系統(tǒng)尤其Petrinets)相結合，應用EA-HPN分層遞階方是工業(yè)制造系統(tǒng)始于20世紀80年代。從那時法完成混雜工業(yè)系統(tǒng)的優(yōu)化控制要求?！?】候開始Petr

5、i網(wǎng)方法及其在制造自動化領域的應用開始全面的開展。實際上許多過程同2混雜系統(tǒng)概述時包含了連續(xù)的和離散的特征?！?】混雜動態(tài)系統(tǒng)(HybridDynamical傳統(tǒng)的優(yōu)化控制一般是基于連續(xù)系統(tǒng)的Systems,HDS)是由連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)先進算法進行建模，根據(jù)不同的生產(chǎn)任務和(ContinousVariableDynamicalSystems,CVDS)生產(chǎn)計劃，調整污水泵的運行狀態(tài)，使得整和離散事件動態(tài)系統(tǒng)(DiscreteEvent個過程能量消耗最低，并且以最快速度達到DynamicalSystems,DEDS)相互混合、相互作用設定液位

6、，監(jiān)控層采用高級Petri網(wǎng)進行協(xié)而成的。從80年代末期,混雜系統(tǒng)的研究引起調調度，過程層采用HPN具體模型實現(xiàn)在了國際控制界的重視,目前對混雜系統(tǒng)的研究不同情況下液位的控制以及報警等功能，從主要集中在混雜系統(tǒng)的建模、混雜系統(tǒng)的性能而達到從上至下精度漸增、智能逐減的分層分析,包括穩(wěn)定性、能控性、能觀性、驗證及遞階的原則。采用這種分層遞階的方法即發(fā)有效性檢驗問題、混雜系統(tǒng)的控制與優(yōu)化以及揮了Petri網(wǎng)在協(xié)調沖突、并發(fā)等事件的優(yōu)混雜系統(tǒng)的綜合與設計問題的幾個方面。勢，同時EA先進算法保障了整個系統(tǒng)達到目前國際控制界關于混雜系統(tǒng)的建模方最優(yōu)的控

7、制狀態(tài)。法主要有以下幾種:①基于層次結構的模型;②基于邏輯轉換的模型;③基于自動機、Petri網(wǎng)的模型;④基于混合邏輯動態(tài)系統(tǒng)MLD(MixedLogicDynamic)的模型3混合Petri網(wǎng)建模3．1HPN建模方法混合Petri網(wǎng)是一種帶標注的Petri網(wǎng),網(wǎng)中用不同的位置表示不同的運動模式,用變遷定義模式間的切換條件和切換關系。混合petri網(wǎng)的建模方法主要有有如下幾種：1.依據(jù)數(shù)學模型(微分方程)來建立混合petri網(wǎng)模型。2.Petri網(wǎng)模型和微分方程組相結合的混圖1HPN分層遞階建模合建模方法3.分層遞階建模方法4進化算法其中分

8、層遞階建模方法，該方法將一個復雜問題分成幾個子問題來解決,降低了建模4.1進化策略的表述難度。通常這種遞階建模的方法根據(jù)不同的進化算法（EvolutionaryAlgorithm