基于Petri網(wǎng)的離散事件系統(tǒng)混或診斷和監(jiān)督控制研究.pdf

1、離散事件系統(tǒng)(DESs)是由離散事件驅(qū)動而導(dǎo)致狀態(tài)演化的一類動態(tài)系統(tǒng),其行為特征為離散事件的異步或并發(fā)的演變過程。決定這種演變的不是系統(tǒng)和控制工程領(lǐng)域中用于分析時(shí)間驅(qū)動行為的微分或者差分方程,而是離散事件錯(cuò)綜復(fù)雜的運(yùn)行規(guī)則。這使得對離散事件系統(tǒng)的行為進(jìn)行規(guī)劃、調(diào)度和控制變得極為困難。研究離散事件系統(tǒng)的錯(cuò)誤診斷和控制,其目的是發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)安全性和可靠性保證的一般原理。這些原理可以被廣泛的應(yīng)用到不同的科技領(lǐng)域,例如:計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)、自動制造系

2、統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、航空控制系統(tǒng)、高度集成的指揮,控制,通信和信息(C3I)系統(tǒng)、車輛和智能建筑的監(jiān)督控制系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)和分布式軟件系統(tǒng)等。
　　在離散事件系統(tǒng)中,沖突和并發(fā)是普遍存在的兩類現(xiàn)象。構(gòu)建沖突的目的在于處理事件之間的有限資源競爭問題。系統(tǒng)的并發(fā)操作可以使系統(tǒng)保持多線程高性能的執(zhí)行效率。從系統(tǒng)邏輯和系統(tǒng)功能的觀點(diǎn)來看,沖突即系統(tǒng)的決策之處,或稱其為系統(tǒng)和外部環(huán)境之間的接口。因此,沖突的出現(xiàn)應(yīng)該是可靠的和確定的。如果一個(gè)

3、離散事件系統(tǒng)存在非獨(dú)立的沖突和并發(fā),這類結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致不完整和不確定的沖突使得系統(tǒng)的沖突消解變得困難。這種經(jīng)常出現(xiàn)在具有并發(fā)的離散事件系統(tǒng)中的錯(cuò)誤被人們稱為混或(confusions).
　　本論文以Petri網(wǎng)理論為基礎(chǔ),研究離散事件系統(tǒng)的混或分析方法,混或的錯(cuò)誤診斷和混或的監(jiān)督控制策略。具體的工作主要包含以下內(nèi)容:
　　(1)在Petri網(wǎng)下建立混或的通用形式化定義。首先,本論文分析沖突和并發(fā)在Petri網(wǎng)下的數(shù)學(xué)描述和行為

4、,提出并發(fā)度和A-最大并發(fā)的概念用于限制Petri網(wǎng)的子網(wǎng)規(guī)模。其次,兩類混或(沖突增和沖突減混或)被形式化為具有沖突和并發(fā)限制的一類特殊的標(biāo)識子網(wǎng)。根據(jù)提出的定義,離散事件系統(tǒng)的混或結(jié)構(gòu)和行為可以被準(zhǔn)確的描述和分析。
　　(2)提出離散事件系統(tǒng)混或診斷和檢測的機(jī)理。首先,定義了兩類子網(wǎng):N1-type和iVjj-type.給出子網(wǎng)iVj-type(或者iVjj-type)是沖突增混或(或者沖突減混或)的一個(gè)充分必要條件。根據(jù)這個(gè)

5、條件構(gòu)造出一個(gè)可行的混或在線檢測策略。該策略能夠隨著Petri網(wǎng)系統(tǒng)的動態(tài)演化檢測到存在的混或。其次,提出基于圖論和Petri網(wǎng)不變式的混或離線檢測策略。將Petri網(wǎng)的結(jié)構(gòu)映射到表示沖突和混或關(guān)系的一類有向圖從而獲得混或的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)一個(gè)基于不變式的方案去判定是否在一個(gè)具有混或結(jié)構(gòu)的Petri中存在標(biāo)識使得被標(biāo)識的子網(wǎng)就是一個(gè)混或。離線的混或檢測方法可以避免計(jì)算Petri網(wǎng)的可達(dá)圖。
　　(3)同步Petri網(wǎng)是Petri網(wǎng)的一類

6、擴(kuò)展,其中每一個(gè)變遷都由一個(gè)外部事件所控制。本論文提出了一類被稱為混或控制事件可重構(gòu)網(wǎng)的局部同步Petri網(wǎng),以此來研究混或的在線控制策略。另一方面,通過監(jiān)督控制理論設(shè)計(jì)混或的離線避免策略,該策略可以離線的計(jì)算出混或避免監(jiān)控器使得原網(wǎng)的被控網(wǎng)不再出現(xiàn)混或。
　　(4)業(yè)務(wù)流程的工作流網(wǎng)模型如果滿足‘合理性’和‘良構(gòu)性’,則其被稱為正確的。但是混或的存在會導(dǎo)致非確定的沖突進(jìn)程,這是業(yè)務(wù)流程中不允許出現(xiàn)的情況?！侠硇浴汀紭?gòu)性’并