浅谈模糊概率离散事件系统的监督控制和错误诊断

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1、中山大学博士学位论文模糊/概率离散事件系统的监督控制和错误诊断姓名：刘富春申请学位级别：博士专业：计算机软件与理论指导教师：邱道文20080601模糊／概率离散事件系统的监督控制和错误诊断专业：计算机软件与理论博士生：刘富春指导教师：邱道文教授摘要离散事件系统(DES)f1】是由离散事件按照一定的运行规则相互作用而导致状态演化的一类动态系统。DES模型被广泛地应用到计算机集成制造系统(CIM)、交通运输、军事指挥、计算机网络、柔性生产线、以及通讯网络。对它的研究涉及到控制科学、计算机科学和系统科学。现在，DES

2、已经成为系统与控制理论中的一个前沿研究方向，其中监督控制和错误诊断是DES研究的两个热点问题。本文研究模糊离散事件系统(FDES)的监督控制和错误诊断，以及概率离散事件系统(SDES)的错误诊断，具体包括以下四个方面的内容：部分可观测的FDES监督控制和分散监督控制，FDES的错误诊断，SDES的分散诊断，以及SDES的安全诊断。论文研究工作的主要成果表现在以下几个方面。第一部分是在Qiuf21建立的FDES监督控制理论的基础上，研究了部分可观测的FDES监督控制和分散控制两个问题。将模糊事件的可控性和可观测性

3、定义为两个取值在fo，l】区间的函数，然后在部分可观测下分别将模糊子语言的模糊可控条件和模糊可观测条件形式化，得到了FDES可控可观测定理，建立了部分可观测的FDES监控理论。简单地说，对于模糊语言K，存在一个满足要求的非阻塞模糊监控器SP的充分必要条件是K为模糊可控、模糊可观测、C存。一闭的(定理3．1)。特别地，对于模糊可控条件和模糊可观测条件给出了一个具体的验证方法，依此可以判断模糊监控器SP的存在性。然后，进一步考虑了在多个偏观察的情况下FDES的分散监控问题，通过对模糊共同可观测条件形式化，得到了FD

4、ES分散监督控制定理：对于模糊语言K，存在一个满足要求的非阻塞分散模糊监控器鼠。的充分必要条件是K为模糊可控、模糊共同可观测、C石。一闭模糊／概率离散事件系统的监督控制和错误诊断的(定理4．1)。并且对模糊共同可观测条件，给出了一个具体的验证方法，用这个方法可以判断分散模糊监控器西。。的存在性。第二部分研究了FDES错误诊断问题。为了刻画模糊系统的可诊断程度，引入了一个取值为整个[o，1】区间的模糊诊断函数，提出了一种模糊诊断方法。特别地，当模糊诊断函数等于0时，就是指经典DES错误诊断中不可诊断的概念；而模糊

5、诊断函数等于1的情况则与经典DES中的可诊断概念相对应。因此，这种模糊诊断方法是对经典DES诊断方法[3】的推广，它既可以用于FDES的错误诊断，也可以用于经典DES的错误诊断。然后，基于事件的可观测性和错误发生的概率，给出了一个构造诊断器的形式化方法，讨论了关于诊断器的一些主要性质。特别是得到了FDES可诊断的一个充分必要条件：FDESG是完全不可诊断的，当且仅当存在某个事件孑，在关于孑的诊断器Gd中存在一个0一F一不确定圈；G是完全可诊断的，当且仅当对任意事件孑，在关于孑的诊断器Gd中都不存在任何F-不确定

6、圈；G的可诊断程度是入，当且仅当存在某个事件孑，在关于孑的诊断器Gd中存在一个极小入∑r(孑)一F一不确定圈，并且在任意其它事件的诊断器中，如果存在一个极小肛7一p不确定圈，则一定有弘7≥A∑，(孑’)(定理5．3)。这些结果推广了经典DES错误诊断方法【3，41中的主要结论。对于FDES模糊可诊断条件，给出了一种验证算法。第三部分是在Thorsley和Teneketzisf51框架下考虑了SDES分散诊断问题。首先定义了SDES分散可诊断的概念，将『51中只有一个投影观测站的情形推广到有多个投影观测站的情形。

7、一个SDESG称为分散可诊断的，是指至少存在一个局部观测站，使得该位置的局部诊断器在某错误事件发生之后的有限步转移内，几乎能够将所有发生的错误事件诊断出来。然后，详细给出了一个构造SDES全局诊断器的方法。这个全局诊断器和局部诊断器共同实现对SDES的分散诊断。通过讨论全局诊断器的一些主要性质，得到了一个关于SDES是分散可诊断的充分必要条件。简单地说，SDESG是分散可诊断的，当且仅当在分散诊断器中不存在这样的状态圈：圈中包含有一致p循环分支的状态都是F一不确定状态(定理6．1)。第四部分研究了SDES安全诊

8、断问题。安全诊断在f61中被P8101i和Lafortune视为容错控制(￡ault—tolerantsupervision)f71的第一个必要步骤。由于SDES的可诊断性是保证系统在错误事件发生之后的有限延迟内，能够将几乎所有发生的错误事件诊断出来，但是，这种可诊断性并不一定是安全的，因为在错误事件发生之后的有限延迟内，系统仍然可能由于执行了某种被禁止的危险行为而导致严重危害。正是基