基于时间约束自控petri网的cps故障诊断方法研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212171955密级硕士学位论文基于时间约束自控Petri网的CPS故障诊断方法研究作者姓名：沈碧波导师姓名：叶阳东教授学科门类：工学专业名称：计算机软件与理论培养院系：信息工程学院完成时间：2015年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchontheFaultDiagnosisMethodforCPSBasedonTimeConstraintCyberPetriNetByBi-boShenSupervisor:Prof.Yan

2、g-dongYeComputerSoftwareandTheorySchoolofInformationEngineeringMay2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：

3、日期：年r月义/日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的

4、规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者日期：年J"月日摘要摘要信息物理融合系统的广泛应用实现了系统内各子系统的智能化统一协调。系统的复杂性越来越高，随之而来的会有各种复杂因素可能引发系统故障，严重威胁着人们的生命和财产安全。人工排查故障已经无法满

5、足快速排除故障的需求，研究领域相关的智能故障诊断方法就变得非常必要和迫切。本文针对CPS信息物理融合系统的相关特点来设计模型，在原型Petri网的基础之上，融入了自控网的控制机制和时间信息的约束，提出一种时间约束自控Petri网TC-CPN模型，并给出时间约束自控Petri网的形式化定义及其状态转移规则，分别阐述了模型中涉及的函数。结合时间区间的计算和时序一致性判定函数，进一步提出基于此模型的一种溯因故障诊断方法，给出了两个关键算法。该方法从信息物理融合系统的交互控制逻辑出发，分析故障信息间的逻辑联系，采用TC-CPN建立系统故障的正向传播模型，再反向进行溯

6、因故障诊断，通过时间层面的分析判断，追溯系统行为并查找故障源。本文最后采用TC-CPN对城轨列车车门CPS的建模，对开门过程车门故障算例具体应用溯因诊断算法并分析诊断结果。通过和其他模型对比说明该方法对系统控制的模拟有很好的语义描述能力，且具有较为简单的网结构，并对控制过程的诊断都有较强的分析能力等。关键词：信息物理融合系统溯因推理故障诊断时间约束自控Petri网IAbstractAbstractThewideapplicationofCyber-PhysicalSystemrealizestheintelligentandunifiedcoordinati

7、onofthesubsystems.Alongwiththecomplexityofthesystembecomesmoreandmoregigantic,therewillbevariouscomplicatedfactorsmayleadtosystemfault,whichseriouslythreatenpeople'slifeandpropertysecurity.Manualfaultdiagnosishasbeenunabletomeettheneedsoftherapidtroubleshooting,researchareasrelated

8、intelligentfaultdiagnosismethodbecomesverynecessaryandurgent.AimedatthecharacteristicoftheCPStodesignthemodel,weproposedatimeconstraintCyberPetrinetTC-CPNmodelbasedontheprototypeofPetrinetsandproposedaformaldefinitionofTC-CPNandthestatetransitionrulescombinedwiththecontrolmechanism

9、ofcybernetsystemandtimecon