本文關鍵詞：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　出處：《浙江大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：本論文基于Petri網(wǎng)模型研究離散事件系統(tǒng)的禁止狀態(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)(禁止狀態(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率、運行方式和Petri網(wǎng)完全相同、能夠通過標準的綜合技術計算閉環(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)的禁止狀態(tài)監(jiān)控器綜合問題。我們首先提出了不可觀影響子網(wǎng)的概念,并給出了一系列結構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。在當今的復雜工業(yè)環(huán)境下,故障的發(fā)生是無法避免的。無論在工業(yè)應用還是在學術領域中,研究故障檢測技術都是十分必要的。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Petri網(wǎng)的可達標識數(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章中我們利用基礎標識的概念對有界標簽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可達圖的概念,并為有界標簽Petri網(wǎng)設計了 一種基于網(wǎng)結構的診斷器。相比于傳統(tǒng)的基于觀測器的診斷器,網(wǎng)結構診斷器的構建復雜度更低。在第5章,我們利用基礎標識的概念設計出一種被稱為F-驗證器的自動機。該自動機可以用于集中式(centralized)設定下(即一個系統(tǒng)只由一個工作站監(jiān)測)的有界標簽Petri網(wǎng)的可診斷性分析。這種分析方法的復雜度關于擴展可達標識數(shù)為多項式級的。在第6章,我們利用類似的方法在分布式(decentralized)設定下(即一個系統(tǒng)被多個工作站監(jiān)測且工作站之間互不通信)分析有界標簽Petri網(wǎng)的可診斷性。我們還提出K-聯(lián)合可診斷性的概念,并給出一個計算K的最小值的算法。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP301.1;TP277

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