模糊离散事件自动机组合的控制与切换

摘要

本文研究的模糊离散系统(FDES)是针对一些对象与环境的特点，考虑系统不确定性因素的一类离散事件系统。可研究一类现实世界中具有确定感觉下的不确定性、也适合于研究与人主观判断相关的复杂非线性系统，它为解决这类系统中的一些问题提供了科学的理论与方法。在传统的确定性DES(Crisp DES)理论中，有限自动机常用来对离散事件系统进行建模。为了建立FDES的模型，可将传统有限状态机模型扩展到模糊有限状态机模型，将传统的状态向量和状态转移矩阵扩展为模糊状态向量和模糊状态转移矩阵。本文先对系统各部分建立模糊有限状态机模型，然后经过组合获得整个系统的模型。
　　 针对FDES自动机组合，提出了一个基于最大乘积的自动机组合模型，证明了基于最大乘积算法的状态转移定理；提出了基于平均张量算法的FDES自动机组合简化方法，证明了基于最大平均算法的状态转移定理；并进行了验证，说明了它们在降低组合复杂度及节省运算时间方面有很好的作用。对FDES自动机组合的各种方法进行了比较。
　　 研究了基于FDES自动机的系统建模方法，给出了FDES控制与决策模型，对该模型进行了在线优化。结合一个实际系统提出了模糊离散事件自动机建模方法，给出了基于前向树的优化控制策略，提出了两种优先级调整的优化控制策略，即根据成本进行事件优化和基于时序逻辑的事什优化，简化了基于FDES的前向树模型。
　　 提出了异构网络FDES自动机的扩展组合方法，给出了异构网络的效能函数。将FDES自动机应用到异构网络的垂直切换中，构建了垂直切换系统结构，并对切换系统建立了FDES自动机模型。根据垂直切换的效率函数，计算出异构网络中某一时刻的服务质量(QoS)，同时根据个人选择度和终端移动速度形成了切换规则。
　　 研究了FDES自动机组合在空调系统节能中的应用。对空调系统的冷负荷进行预测，建立了空调系统中制冷机、冷冻和冷却水泵及风机的能耗模型。通过实际负荷与预测负荷的比较，制定了空调系统控制策略。为了达到空调系统进一步节能目的，通过空调系统FDES自动机组合，建立了窄调系统控制环节的优先级模型。最后通过负荷调整的FDES模型，指出基于FDES自动机的空调节能控制优于传统控制。
　　 建立了车域网FDES自动机模型，并通过效能函数建立了车域网切换的优先级，分别制定与描述了车域网切换规则与实施规则。最后通过NS2网络软件对车域网垂直切换过程、TCP延迟、吞吐率等网络指标进行了仿真分析，表明该FDES自动机能达到优化网络切换的目的。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 模糊离散事件系统

1.2.1 离散事件系统及建模

1.2.2 模糊离散事件系统的发展与研究现状

1.3 模糊离散事件自动机

1.3.1 模糊离散事件自动机表示

1.3.2 FDES自动机状态转移运算

1.4 论文主要研究内容及安排

第二章 FOES自动机组合与表示

2.1 FDES自动机组合

2.2 FDES自动机的状态转移规则

2.3 基于极小张量的FDES自动机组合表示

2.4 基于乘积张量算法的FDES自动机组合简化

2.4.1 乘积张量算法

2.4.2 基于乘积张量的FDES自动机组合

2.4.3 基于最大乘积的状态转移定理

2.4.4 基于乘积张量的FDES自动机组合举例

2.5 基于平均张量算法的FDES自动机组合简化

2.5.1 平均张量算法

2.5.2 基于平均张量的FDES自动机组合

2.5.3 基于最大平均的状态转移定理

2.5.4 基于平均张量的FDES自动机组合举例

2.6 FDES自动机组合方法的比较

2.7 本章小结

第三章 FOES自动机的建模与控制策略

3.1 FDES控制与决策模型

3.1.1 FDES决策模型

3.1.2 FDES模型的优化目标

3.1.3 FDES模型的在线优化

3.2 一个实际系统的FDES优化控制策略

3.2.1 基于前向树的系统优化控制策略

3.2.2 基于优先级调整的优化控制策略

3.3 本章小结

第四章 模糊离散事件异构网络及垂直切换研究

4.1 FDES异构网络及其FDES自动机

4.1.1 异构网络

4.1.2 异构网络中的FDES自动机

4.1.3 异构网络FDES自动机的组合

4.2 异构网络的效能函数

4.3 异构网络难直切换的系统结构

4.3.1 垂直切换与水平切换

4.3.2 垂直切换系统结构

4.4 异构网络垂直切换参数处理

4.4.1 垂直切换参数处理器结构

4.4.2 垂氲切换参数处理

4.5 异构网络垂直切换的自动机模型

4.6 FDES自动机垂直切换效能函数的判定与实施

4.6.1 垂直切换效能函数的判定

4.6.2 垂直切换执行

4.7 本章小结

第五章 FDES自动机组合在空调系统中的应用

5.1 空调系统的负荷预测

5.1.1 神经网络结构

5.1.2 负荷预测

5.2 空调系统能耗模型

5.2.1 制冷机能耗模型

5.2.2 水泵能耗模型

5.2.3 风机能耗模型

5.3 空调系统控制策略与优先级

5.3.1 空调系统控制策略

5.3.2 空调系统自动机组合表示

5.3.3 平均功率计算

5.3.4 优先级

5.4 空调的FDES控制参数分析

5.4.1 负荷调整的FDES建模

5.4.2 控制过程参数分析

5.5 本章小结

第六章 FDES自动机在车域网中的应用

6.1 车域网

6.1.1 车域网概念

6.1.2 车域网垂直切换

6.2 车域网的FDES自动机模型

6.2.1 车域网的FDES事件

6.2.2 车域网的FDES自动机

6.3 基于FDES的车域网切换优先级规则与计算

6.3.1 车域网切换优先级

6.3.2 车域网切换规则

6.3.3 车域网垂直切换计算

6.4 车域网切换的应用过程及参数分析

6.4.1 网络拓扑设计

6.4.2 车域网切换过程

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望与进一步研究

参考文献

致谢

附录A 运算符定义

附录B 攻读博士学位期间完成的发表的论文和科研项目