基于Petri网的离散事件系统的监控器综合与故障检测

发布时间：2017-12-21 11:25

  本文关键词：基于Petri网的离散事件系统的监控器综合与故障检测　出处：《浙江大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 离散事件系统 Petri网 监控理论 故障检测 基础标识

【摘要】：本论文基于Petri网模型研究离散事件系统的禁止状态监控器综合问题和故障检测问题。离散事件系统的监控器综合是指设计一个监控器,将闭环系统的行为限制在一个给定的行为规范内。在Petri网理论框架下,该控制规范常常以广义互斥约束(GMEC)的形式给出。满足规范的状态称为合法状态,否则称为非法状态(禁止状态)。监控器主要有两种:基于逻辑的监控器和基于控制库所的监控器。和前者相比,基于控制库所的监控器具有若干优势,如具有更高的计算效率、运行方式和Petri网完全相同、能够通过标准的综合技术计算闭环系统模型等[1]。然而,如果一个Petri网包含不可控/不可观变迁,则给定的约束往往无法以控制库所的形式直接对系统施加控制。在这种情况下,我们首先需要将给定的约束转换成允许约束,然后再设计控制库所对系统施加转换后的约束。然而,已经有文献[2]证明基于约束转换方法设计出的控制库所无法对任意类型的Petri网做到最优(即最大允许)。论文的第3章研究一类Petri网的禁止状态监控器综合问题。我们首先提出了不可观影响子网的概念,并给出了一系列结构的定义和它们的性质。然后为不可观影响子网为α网的一类Petri网提出一种约束转换方法。论文中理论证明转换后的约束是最优的,并且可以直接以控制库所的形式添加到系统中。在当今的复杂工业环境下,故障的发生是无法避免的。无论在工业应用还是在学术领域中,研究故障检测技术都是十分必要的。然而在Petri网理论框架下,几乎所有已知的故障检测方法都存在状态爆炸问题,即一个Petri网的可达标识数随网规模呈指数级增长。为了解决该问题,在论文的第4章至第6章中我们利用基础标识的概念对有界标签Petri网进行故障诊断和可诊断性分析。该概念的引入,使我们避免了整个系统状态空间的计算。在第4章,我们提出了扩展基础可达图的概念,并为有界标签Petri网设计了 一种基于网结构的诊断器。相比于传统的基于观测器的诊断器,网结构诊断器的构建复杂度更低。在第5章,我们利用基础标识的概念设计出一种被称为F-验证器的自动机。该自动机可以用于集中式(centralized)设定下(即一个系统只由一个工作站监测)的有界标签Petri网的可诊断性分析。这种分析方法的复杂度关于扩展可达标识数为多项式级的。在第6章,我们利用类似的方法在分布式(decentralized)设定下(即一个系统被多个工作站监测且工作站之间互不通信)分析有界标签Petri网的可诊断性。我们还提出K-联合可诊断性的概念,并给出一个计算K的最小值的算法。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP301.1;TP277

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本文编号：1315890