模糊-概率離散事件系統(tǒng)的監(jiān)督控制和錯(cuò)誤診斷.pdf

1、本文研究模糊離散事件系統(tǒng)(FDES)的監(jiān)督控制和錯(cuò)誤診斷，以及概率離散事件系統(tǒng)(SDES)的錯(cuò)誤診斷，具體包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容：部分可觀測(cè)的FDES監(jiān)督控制和分散監(jiān)督控制，F(xiàn)DES的錯(cuò)誤診斷，SDES的分散診斷，以及SDES的安全診斷。論文研究工作的主要成果表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 第一部分是在Qiu [2]建立的FDES監(jiān)督控制理論的基礎(chǔ)上，研究了部分可觀測(cè)的FDES監(jiān)督控制和分散控制兩個(gè)問(wèn)題。將模糊事件的可控性和可觀測(cè)性定義為

2、兩個(gè)取值在[0,1]區(qū)間的函數(shù)，然后在部分可觀測(cè)下分別將模糊子語(yǔ)言的模糊可控條件和模糊可觀測(cè)條件形式化，得到了FDES可控可觀測(cè)定理，建立了部分可觀測(cè)的FDES監(jiān)控理論。簡(jiǎn)單地說(shuō)，對(duì)于模糊語(yǔ)言(~K)，存在一個(gè)滿足要求的非阻塞模糊監(jiān)控器(~S)p的充分必要條件是K為模糊可控、模糊可觀測(cè)、L(~C),m-閉的(定理3.1)。特別地，對(duì)于模糊可控條件和模糊可觀測(cè)條件給出了一個(gè)具體的驗(yàn)證方法，依此可以判斷模糊監(jiān)控器(~S)P的存在性。然后，進(jìn)

3、一步考慮了在多個(gè)偏觀察的情況下FDES的分散監(jiān)控問(wèn)題，通過(guò)對(duì)模糊共同可觀測(cè)條件形式化，得到了FI)ES分散監(jiān)督控制定理：對(duì)于模糊語(yǔ)言(~K)，存在一個(gè)滿足要求的非阻塞分散模糊監(jiān)控器(~S)dec的充分必要條件是(~K)為模糊可控、模糊共同可觀測(cè)、L(~C),m-閉的(定理4.1)。并且對(duì)模糊共同可觀測(cè)條件，給出了一個(gè)具體的驗(yàn)證方法，用這個(gè)方法可以判斷分散模糊監(jiān)控器(~S)dec的存在性。第二部分研究了FDES錯(cuò)誤診斷問(wèn)題。為了刻畫模糊系

4、統(tǒng)的可診斷程度，引入了一個(gè)取值為整個(gè)[0，1]區(qū)間的模糊診斷函數(shù)，提出了一種模糊診斷方法。特別地，當(dāng)模糊診斷函數(shù)等于0時(shí)，就是指經(jīng)典DES錯(cuò)誤診斷中不可診斷的概念；而模糊診斷函數(shù)等于1的情況則與經(jīng)典DES中的可診斷概念相對(duì)應(yīng)。因此，這種模糊診斷方法是對(duì)經(jīng)典DES診斷方法[3]的推廣，它既可以用于FDES的錯(cuò)誤診斷，也可以用于經(jīng)典DES的錯(cuò)誤診斷。然后，基于事件的可觀測(cè)性和錯(cuò)誤發(fā)生的概率，給出了一個(gè)構(gòu)造診斷器的形式化方法，討論了關(guān)于診斷器

5、的一些主要性質(zhì)。特別是得到了FDES可診斷的一個(gè)充分必要條件：FDES (~G)是完全不可診斷的，當(dāng)且僅當(dāng)存在某個(gè)事件(~σ)，在關(guān)于(~σ)的診斷器Gd中存在一個(gè)O-F-不確定圈；(~G)是完全可診斷的，當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)任意事件(~σ)，在關(guān)于(~σ)的診斷器(~G)d中都不存在任何F-不確定圈；G的可診斷程度是λ，當(dāng)且僅當(dāng)存在某個(gè)事件(~σ)，在關(guān)于(~σ)的診斷器Gd中存在一個(gè)極小λ(~Σ)f(~σ)-F-不確定圈，并且在任意其它事件的

6、診斷器中，如果存在一個(gè)極小μ'-F-不確定圈，則一定有μ'≥λ(~Σ)f(~σ)(定理5.3)。這些結(jié)果推廣了經(jīng)典DES錯(cuò)誤診斷方法[3，4]中的主要結(jié)論。對(duì)于FDES模糊可診斷條件，給出了一種驗(yàn)證算法。 第三部分是在Thorsley和Teneketzisf[5]框架下考慮了SDES分散診斷問(wèn)題。首先定義了SDES分散可診斷的概念，將[5]中只有一個(gè)投影觀測(cè)站的情形推廣到有多個(gè)投影觀測(cè)站的情形。一個(gè)SDES G稱為分散可診斷的，

7、是指至少存在一個(gè)局部觀測(cè)站，使得該位置的局部診斷器在某錯(cuò)誤事件發(fā)生之后的有限步轉(zhuǎn)移內(nèi)，幾乎能夠?qū)⑺邪l(fā)生的錯(cuò)誤事件診斷出來(lái)。然后，詳細(xì)給出了一個(gè)構(gòu)造SDES全局診斷器的方法。這個(gè)全局診斷器和局部診斷器共同實(shí)現(xiàn)對(duì)SDES的分散診斷。通過(guò)討論全局診斷器的一些主要性質(zhì)，得到了一個(gè)關(guān)于SDES是分散可診斷的充分必要條件。簡(jiǎn)單地說(shuō)，SDES G是分散可診斷的，當(dāng)且僅當(dāng)在分散診斷器中不存在這樣的狀態(tài)圈：圈中包含有一致F-循環(huán)分支的狀態(tài)都是F-不確定

8、狀態(tài)(定理6.1)。 第四部分研究了SDES安全診斷問(wèn)題。安全診斷在[6]中被Paoli和Lafortune視為容錯(cuò)控制(fault—tolerant supervision)[7]的第一個(gè)必要步驟。由于SDES的可診斷性是保證系統(tǒng)在錯(cuò)誤事件發(fā)生之后的有限延遲內(nèi)，能夠?qū)缀跛邪l(fā)生的錯(cuò)誤事件診斷出來(lái)，但是，這種可診斷性并不一定是安全的，因?yàn)樵阱e(cuò)誤事件發(fā)生之后的有限延遲內(nèi)，系統(tǒng)仍然可能由于執(zhí)行了某種被禁止的危險(xiǎn)行為而導(dǎo)致嚴(yán)重危害。

9、正是基于這種考慮，本文第四部分進(jìn)一步討論了SDES安全診斷問(wèn)題。首先給出了SDES安全可診斷的定義。所謂SDES是安全可診斷的就是指在確保系統(tǒng)具有一定程度的可診斷性的基礎(chǔ)上，要求這種診斷必須是在執(zhí)行任何被禁止的危險(xiǎn)行為之前完成。然后討論了SDES安全可診斷、SDES可診斷、經(jīng)典DES安全可診斷三者之間的關(guān)系。一個(gè)安全可診斷的SDES一定是SDES可診斷的，但是可診斷的SDES不一定是SDES安全可診斷的；不是安全可診斷的SDES一定不是