基于Petri網(wǎng)的離散事件系統(tǒng)的監(jiān)控器綜合與故障檢測.pdf

1、本論文基于Petri網(wǎng)模型研究離散事件系統(tǒng)的禁止?fàn)顟B(tài)監(jiān)控器綜合問題和故障檢測問題。
　　離散事件系統(tǒng)的監(jiān)控器綜合是指設(shè)計一個監(jiān)控器，將閉環(huán)系統(tǒng)的行為限制在一個給定的行為規(guī)范內(nèi)。在Petri網(wǎng)理論框架下，該控制規(guī)范常常以廣義互斥約束(GMEC)的形式給出。滿足規(guī)范的狀態(tài)稱為合法狀態(tài)，否則稱為非法狀態(tài)（禁止?fàn)顟B(tài)）。監(jiān)控器主要有兩種:基于邏輯的監(jiān)控器和基于控制庫所的監(jiān)控器。和前者相比，基于控制庫所的監(jiān)控器具有若干優(yōu)勢，如具有更高的計算效

2、率、運行方式和Petri網(wǎng)完全相同、能夠通過標(biāo)準(zhǔn)的綜合技術(shù)計算閉環(huán)系統(tǒng)模型等[1]。然而，如果一個Petri網(wǎng)包含不可控/不可觀變遷，則給定的約束往往無法以控制庫所的形式直接對系統(tǒng)施加控制。在這種情況下，我們首先需要將給定的約束轉(zhuǎn)換成允許約束，然后再設(shè)計控制庫所對系統(tǒng)施加轉(zhuǎn)換后的約束。然而，已經(jīng)有文獻[2]證明基于約束轉(zhuǎn)換方法設(shè)計出的控制庫所無法對任意類型的Petri網(wǎng)做到最優(yōu)（即最大允許）。論文的第3章研究一類Petri網(wǎng)的禁止?fàn)顟B(tài)監(jiān)

3、控器綜合問題。我們首先提出了不可觀影響子網(wǎng)的概念，并給出了一系列結(jié)構(gòu)的定義和它們的性質(zhì)。然后為不可觀影響子網(wǎng)為α網(wǎng)的一類Petri網(wǎng)提出一種約束轉(zhuǎn)換方法。論文中理論證明轉(zhuǎn)換后的約束是最優(yōu)的，并且可以直接以控制庫所的形式添加到系統(tǒng)中。
　　在當(dāng)今的復(fù)雜工業(yè)環(huán)境下，故障的發(fā)生是無法避免的。無論在工業(yè)應(yīng)用還是在學(xué)術(shù)領(lǐng)域中，研究故障檢測技術(shù)都是十分必要的。然而在Petri網(wǎng)理論框架下，幾乎所有已知的故障檢測方法都存在狀態(tài)爆炸問題，即一個P

4、etrif網(wǎng)的可達標(biāo)識數(shù)隨網(wǎng)規(guī)模呈指數(shù)級增長。為了解決該問題，在論文的第4章至第6章中我們利用基礎(chǔ)標(biāo)識的概念對有界標(biāo)簽Petri網(wǎng)進行故障診斷和可診斷性分析。該概念的引入，使我們避免了整個系統(tǒng)狀態(tài)空間的計算。在第4章，我們提出了擴展基礎(chǔ)可達圖的概念，并為有界標(biāo)簽Petri網(wǎng)設(shè)計了一種基于網(wǎng)結(jié)構(gòu)的診斷器。相比于傳統(tǒng)的基于觀測器的診斷器，網(wǎng)結(jié)構(gòu)診斷器的構(gòu)建復(fù)雜度更低。在第5章，我們利用基礎(chǔ)標(biāo)識的概念設(shè)計出一種被稱為F-驗證器的自動機。該自動