發(fā)布時(shí)間：2020-03-28 00:24

【摘要】：過(guò)去幾十年中,隨著當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展,離散事件系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展,已被廣泛應(yīng)用于各種不同領(lǐng)域,例如制造系統(tǒng),交通系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),通信協(xié)議,以及后勤(服務(wù))系統(tǒng)等。這些復(fù)雜系統(tǒng)均可從離散的角度進(jìn)行研究,因此,越來(lái)越多的研究學(xué)者和工程師都致力于離散事件系統(tǒng)的建模、分析以及控制。其中,Ramadge和Wonham(RW)首先提出了針對(duì)普遍離散事件系統(tǒng)的監(jiān)督控制方法,其所得研究成果形成了一套完整的監(jiān)督控制理論�；�于RW框架,一個(gè)離散事件系統(tǒng)被建模為一個(gè)自動(dòng)機(jī),它的動(dòng)態(tài)信息則被描述為一種自動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的由一系列事件構(gòu)成的規(guī)范語(yǔ)言。為了控制離散事件系統(tǒng),RW方法旨在構(gòu)造一個(gè)控制器,通過(guò)對(duì)可控事件進(jìn)行控制,使系統(tǒng)能夠依照合適的方式發(fā)生或停止。然而,對(duì)一些復(fù)雜系統(tǒng),由于其狀態(tài)數(shù)量將隨組件的增加而急劇增長(zhǎng),在計(jì)算其控制器的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)狀態(tài)爆炸問(wèn)題。為了有效解決離散事件系統(tǒng)的監(jiān)督控制中出現(xiàn)的這一問(wèn)題,Ma和Wonham提出了一個(gè)新的框架——狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)——作為監(jiān)督控制理論的拓展。狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)具備了由狀態(tài)樹(shù)(state-trees)和子整體(holons)實(shí)現(xiàn)的縱向和橫向的結(jié)構(gòu)特性。因此,對(duì)狀態(tài)規(guī)模極大的復(fù)雜系統(tǒng),可使用狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和控制。其最重要的優(yōu)勢(shì)在于,對(duì)一個(gè)控制問(wèn)題,無(wú)論是基于監(jiān)督控制理論還是狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu),均會(huì)得到相同的控制行為。然而相比之下,狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算效率更高。在實(shí)際生活中,受限于傳感器功能、信息傳遞方式等約束,只有一部分事件可以被觀測(cè)�；�于RW框架,廣大學(xué)者和工程師們就部分可觀的監(jiān)督控制問(wèn)題展開(kāi)了深入研究,并提出了各種不同的用以計(jì)算可觀控制器的方法。然而,計(jì)算大規(guī)模系統(tǒng)可觀控制器的過(guò)程中,狀態(tài)爆炸問(wèn)題仍有待解決。因此,這篇論文將利用狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu),針對(duì)部分可觀的監(jiān)督控制問(wèn)題展開(kāi)討論。主要的研究成果如下:1.針對(duì)狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)部分事件的不可觀性,定義狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)的自然投影。首先,通過(guò)分析事件的可觀性,計(jì)算謂詞(表示一組狀態(tài)樹(shù))的自然投影。相應(yīng)地,轉(zhuǎn)移函數(shù)被重新改寫(xiě)為一個(gè)表示投影謂詞之間通過(guò)可觀事件串(由一系列可觀事件構(gòu)成)轉(zhuǎn)移的關(guān)系。同時(shí),自然投影定義的合理性及投影后轉(zhuǎn)移函數(shù)的合理性均得到了驗(yàn)證。然后,通過(guò)幾個(gè)命題進(jìn)一步說(shuō)明了自然投影的性質(zhì),它不會(huì)改變基于可觀事件的系統(tǒng)行為,即,若對(duì)投影后的系統(tǒng)進(jìn)行分析,得到的控制器對(duì)原系統(tǒng)依然適用�；�于狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu),利用所提定義,自然投影的計(jì)算成本被大幅降低。由此,尤其是針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng),我們可以進(jìn)一步分析部分可觀的監(jiān)督控制問(wèn)題。2.針對(duì)部分可觀狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)督控制問(wèn)題,提出了最優(yōu)的正則控制方法。這一部分的研究要求僅對(duì)可觀且可控的事件進(jìn)行控制,主要依照以下兩個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先,給定一個(gè)由謂詞表示的控制需求,計(jì)算出一個(gè)最優(yōu)正則子謂詞,它要求只有可觀且可控的事件可以被使能或禁止。接下來(lái),通過(guò)屏蔽掉不可觀的事件,構(gòu)造新的轉(zhuǎn)移函數(shù)。從而,在最優(yōu)正則子謂詞的基礎(chǔ)上,使用新的轉(zhuǎn)移函數(shù)計(jì)算出最優(yōu)的弱可控且協(xié)同可達(dá)的子謂詞。這一方法基于狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)解決了部分可觀離散事件系統(tǒng)的監(jiān)督控制問(wèn)題,為大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的狀態(tài)爆炸問(wèn)題的控制提供了可能。此外,我們利用三個(gè)不同的例子展示了這一研究在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。3.針對(duì)部分可觀狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)督控制問(wèn)題,為了能夠得到更優(yōu)的控制結(jié)果,提出了可觀的控制方法。這一部分的研究是基于正則狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)的框架展開(kāi)的,此框架要求對(duì)于任意兩個(gè)合取為假的子謂詞,它們投影的合取依然為假(false)。首先,基于狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu),定義謂詞的可觀性,并且證明了最優(yōu)可觀子謂詞不存在。第二,基于正則狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)的框架,對(duì)于某給定的謂詞(通過(guò)分析控制需求可得),構(gòu)造一個(gè)由可觀子謂詞組成的存在最大元素的子集。第三,獲得這一最大的元素后,迭代地計(jì)算出一個(gè)弱可控、協(xié)同可達(dá)且可觀的子謂詞,用以解決部分可觀離散事件系統(tǒng)的監(jiān)督控制問(wèn)題。最后,通過(guò)詳細(xì)地分析一個(gè)狀態(tài)規(guī)模達(dá)到1012的例子,證明了本文所提出的基于狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)的算法在計(jì)算效率方面有很大的優(yōu)勢(shì),尤其是針對(duì)監(jiān)督控制理論中無(wú)法計(jì)算的復(fù)雜系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP13

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李丹美;張世銘;楊青;拉姆薩;郭興中;;基于模糊離散事件系統(tǒng)的車域網(wǎng)垂直切換系統(tǒng)建模和應(yīng)用[J];東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年06期

2 王麗亞，，吳智銘;具有并發(fā)事件的離散事件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);1994年06期

3 黃圣國(guó),尉忠信;Petri網(wǎng)理論及其在離散事件系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];航空學(xué)報(bào);1988年07期

4 張軍英;;一類離散事件系統(tǒng)的優(yōu)化控制與仿真[J];計(jì)算機(jī)仿真;1989年04期

5 王文榮;李桂蓮;張?jiān)禄?;模糊離散事件系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制[J];模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué);2019年05期

6 聶倩楠;王飛;郝茂森;;模糊離散事件系統(tǒng)的分散控制[J];江南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年04期

7 舒少龍;劉君;;判定非確定離散事件系統(tǒng)穩(wěn)定性的多項(xiàng)式復(fù)雜度算法[J];控制理論與應(yīng)用;2009年11期

8 楊文;;模糊離散事件系統(tǒng)監(jiān)督控制理論[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2008年04期

9 王麗亞，吳智銘;實(shí)時(shí)并發(fā)離散事件系統(tǒng)的監(jiān)控[J];控制與決策;1995年01期

10 戴學(xué)豐，周書(shū)岱;分析離散事件系統(tǒng)的新方法[J];齊齊哈爾輕工學(xué)院學(xué)報(bào);1995年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 唐乾玉;韓曾晉;;隨機(jī)離散事件系統(tǒng)的優(yōu)化[A];1995中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1995年

2 唐乾玉;陳翰馥;韓曾晉;;基于擾動(dòng)分析的隨機(jī)離散事件系統(tǒng)的優(yōu)化算法[A];1995年中國(guó)控制會(huì)議論文集（下）[C];1995年

3 邢清華;劉付顯;;關(guān)于離散事件系統(tǒng)異步仿真中時(shí)鐘管理機(jī)制的理論探討[A];1994中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1994年

4 陶躍鋼;陳文德;劉國(guó)平;;極大離散事件系統(tǒng)的優(yōu)化[A];中國(guó)運(yùn)籌學(xué)會(huì)第七屆學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（中卷）[C];2004年

5 李勇華;高為炳;;實(shí)時(shí)離散事件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)反饋控制[A];1991年控制理論及其應(yīng)用年會(huì)論文集（上）[C];1991年

6 郭令忠;李彥平;徐心和;;離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控策略[A];1994中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1994年

7 王麗亞;吳智銘;;具有并發(fā)事件的實(shí)時(shí)離散事件系統(tǒng)的監(jiān)督控制[A];1993年控制理論及其應(yīng)用年會(huì)論文集[C];1993年

8 李勇華;;混雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論[A];1992年控制理論及其應(yīng)用年會(huì)論文集（下）[C];1992年

9 陳浩勛;胡保生;;基于petri網(wǎng)的一類離散事件系統(tǒng)的監(jiān)控理論[A];1989年控制理論及其應(yīng)用年會(huì)論文集（中）[C];1989年

10 肖文棟;劉長(zhǎng)有;徐心和;;離散事件系統(tǒng)2-D域方法的計(jì)算機(jī)代數(shù)處理[A];1993中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1993年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 李兵峰 本報(bào)特約通訊員　 劉明松;掌聲背后的追求[N];解放軍報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 古嬋;基于狀態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)的部分可觀離散事件系統(tǒng)的監(jiān)督控制[D];西安電子科技大學(xué);2019年

2 李旭暉;移動(dòng)Agent描述與仿真中若干問(wèn)題的研究[D];武漢大學(xué);2003年

3 張瑤瑤;基于約束轉(zhuǎn)換的離散事件系統(tǒng)監(jiān)控器綜合[D];浙江大學(xué);2007年

4 畢翔;帶約束條件的模糊離散事件系統(tǒng)監(jiān)控理論研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2013年

5 王曉宇;離散事件系統(tǒng)下基于模型診斷方法的若干問(wèn)題研究[D];吉林大學(xué);2014年

6 陸飛華;離散事件系統(tǒng)的混合監(jiān)控理論[D];浙江大學(xué);2009年

7 耿雪娜;離散事件系統(tǒng)的可診斷性問(wèn)題研究[D];吉林大學(xué);2017年

8 林東亮;溫室環(huán)境控制混合系統(tǒng)建模與分析[D];上海大學(xué);2010年

9 趙相福;離散事件系統(tǒng)基于模型診斷的若干問(wèn)題研究[D];吉林大學(xué);2009年

10 楊浩;混合系統(tǒng)的容錯(cuò)控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李洪毅;基于NCES的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)離散事件系統(tǒng)的最短路徑控制[D];西安電子科技大學(xué);2019年

2 劉春芳;離散事件系統(tǒng)與模糊離散事件系統(tǒng)監(jiān)控理論的關(guān)系[D];太原理工大學(xué);2019年

3 班晴;基于Petri網(wǎng)的離散事件系統(tǒng)的監(jiān)督控制[D];西安電子科技大學(xué);2018年

4 劉宗余;具有動(dòng)態(tài)控制需求的離散事件系統(tǒng)的控制重構(gòu)研究[D];西安電子科技大學(xué);2018年

5 程文;模糊離散事件系統(tǒng)的可控性和可觀察性[D];太原理工大學(xué);2018年

6 葉彬彬;隨機(jī)離散事件系統(tǒng)故障事件的可預(yù)測(cè)性研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2018年

7 尹東青;模糊離散事件系統(tǒng)的可控性[D];太原理工大學(xué);2017年

8 蔡家德;賦時(shí)離散事件系統(tǒng)的故障診斷方法研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2017年

9 郭忠寶;離散事件系統(tǒng)的故障可恢復(fù)性診斷研究[D];華僑大學(xué);2017年

10 遲晉進(jìn);離散事件系統(tǒng)的可診斷性判定和高階離散事件系統(tǒng)的診斷方法[D];吉林大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2603625