离散事件系统的故障诊断和安全诊断研究

摘要

离散事件系统是由一些离散状态和离散事件构成的系统，通常是异步、突发的离散事件按照一定的运行规则驱动系统状态演化的一类动态系统。离散事件系统的状态和触发事件通常为有限数值，离散事件系统的状态对应于实际系统部件的运行状况。而这些状态的变化则由于系统中的离散事件触发所致的结果。离散事件系统常应用于通信、交通等公共服务设施，机械、电子等各种离散型生产加工过程，多级管理/控制系统，计算机信息处理等重要技术领域。由于其状态空间缺乏易操作的运算结构，难以用传统的方法来研究，故常借用有限自动机、形式语言或Petri网等模型描述这种逻辑层次的分析和综合问题。随着现代工业系统的自动化，系统复杂性和系统日益庞大的问题，要求对系统的可诊断性和安全性也日益提高，这使得离散事件系统的故障诊断和安全诊断的有重要研究意义和实际应用价值。
　　本文是以Sampath等人的基于故障事件的离散事件系统的可诊断性为基础，通过简要概述基于故障事件的离散事件系统的可诊断性的充分必要条件，介绍了故障诊断器的构造方法，分析了其可诊断性的复杂度。鉴于Sampath等人提出的基于故障事件的离散事件系统故障诊断方法中出现状态空间呈指数时间膨胀的问题，引入了一种双自动机模型，提出了一种具有多项式时间复杂性的故障诊断算法。然后又研究了基于故障模式的离散事件系统的故障诊断，其中故障类型不再局限考虑单个事件构成的故障类型，而是延展到由多个事件组合的事件串故障集类型。根据故障事件串在系统的表现模式不同，分别给出了两种故障模式下的离散事件系统的可诊断性，分析了可诊断性的复杂度。此外鉴于系统故障诊断延时的安全性问题，本文还研究了系统的安全诊断。先研究了由一个事件串构成的故障类型的离散事件系统的安全诊断，该研究采用多项式时间算法构造安全验证器，通过对安全验证器的构建与安全可诊断性的判定的复杂性分析，得到了该安全故障诊断方法可在多项式时间内实现等重要结论，在这基础上将安全诊断的问题延伸到了基于故障模式的离散事件系统模型下，给出了系统的安全诊断的形式方法。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究与章节安排

第二章 基于故障事件的离散事件系统的可诊断性

2.1 基于故障事件的系统可诊断的形式化

2.2 基于故障事件的故障诊断器的构造

2.3 基于故障事件的系统可诊断的充分必要条件

2.4 基于故障事件的构造故障诊断器的复杂性分析

2.5 本章总结

第三章 基于故障模式的离散事件系统的可诊断性

3.1 基于S型模式的系统可诊断性

3.2 基于T型模式的系统可诊断性

3.3 本章总结

第四章 离散事件系统的安全诊断

4.1 安全诊断问题

4.2 离散事件系统安全可诊断性的形式化

4.3 离散事件系统安全验证器的构造

4.4 安全可诊断的充分必要条件

4.5 实例

4.6 离散事件系统安全诊断的复杂性分析

4.7 本章总结

第五章 基于故障模式的离散事件系统的安全诊断

5.1 基于故障模式的系统安全诊断的形式化

5.2 基于S型模式的系统安全验证器的构造

5.3 基于T型模式的系统安全验证器的构造

5.4 本章总结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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