基于序状Petri网的离散事件系统监控理论

摘要

该论文主要讨论离散事件系统监控理论,具体地说就是:给定一个受控离散事件对象以及人们所期望的动态行为(即控制规范),设计出一个控制器,使得在控制器作用下对象的闭环行为满足控制规范要求.由于与自动机/形式语言相比,Petri网在系统状态表示方面所具有的图形化和分布式等优点及其在计算效率方面所拥有的优势,我们采用Petri网作为数学工具研究离散事件动态系统监控问题.该论文主要内容是由Petri网理论和监控理论两大部分有机组成的,其中后者以前者为基础.Petri网理论部分:首先定义了一类名为序状Petri网的全新的Petri网子类,这种Petri网是无环Petri网的超集;接着讨论了序状Petri网的基本性质及其可达性分析方法;最后研究了序状Petri网的判定和分解算法.总的说来,该论文所讨论的序状Petri网理论是对已有的Petri网理论的进一步发展,它不仅直接应用于该论文后续章节所讨论的状态反馈控制器的设计,而且还可以应用于任何需要分析序状Petri网可达性问题的场合.监控理论部分:首先讨论了禁止状态问题的最大允许控制器存在的充分必要条件;接着研究了四种具体的控制器综合方法,即约束变换法、特征标识法、线性整数规划法和扩展线性整数规划法.约束变换法适用于所有E-型影响不可控子网为状态图这种特殊的场合,用该方法所综合的控制器最大的优点在于所获得的控制器是显式的;特征标识法适用于所有F-型影响不可控子网为规范化序状Petri网这种场合,用该方法设计的控制器在线运算工作量是多项式可解的.线性整数规划法适用于不可控子网是序状Petri网,且各序状子网要么是无环网,要么是状态图的场合,该方法的优点在于在数学上有标准的求解工具.当不可控子网是序状Petri网,且无法用整数规划法综合控制器时,可使用扩展线性整数规划法,该方法的优点在于把非线性整数规划转化为可用标准数学工具求解的问题.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1离散事件动态系统概述

1.2基于Petri网的离散事件系统监控理论的研究现状

1.2.1监控理论主要研究的问题

1.2.2状态反馈控制器综合方法概述

1.3论文的主要研究内容

第二章Petri网理论基础

2.1前言

2.2 Petri网的定义

2.3 Petri网的主要性质

2.4 Petri网的分析技术

2.4.1可覆盖树法

2.4.2关联矩阵法

2.4.3 Petri网减化方法

2.5可达性问题

2.6 Petri网的子类

2.6.1状态图

2.6.2标识图

2.6.3无环Petri网

2.7小结

第三章 序状Petri网

3.1序状Petri网的定义

3.2基本性质

3.3序状Petri网的可达性

3.3.1序状Petri网的可达集与可覆盖图的合成算法

3.3.2点对点可达问题

3.4序状结构的分解方法

3.5小结

第四章 受控Petri网与逻辑控制器

4.1前言

4.2受控Petri网

4.3禁止状态数学描述

4.3.1约束条件形式

4.2.2禁止(允许)标识集

4.3最大允许控制律

4.4小结

第五章 约束变换法

5.1前言

5.2 E-型影响不可控子网

5.3约束变换

5.4控制器综合—约束变换法

5.5应用举例

5.6小结

第六章 特征标识法

6.1前言

6.2 F-型影响不可控子网

6.3特征标识

6.4控制器综合—特征标识法

6.5应用举例

6.6小结

第七章 线性整数规划法

7.1前言

7.2线性整数规划

7.3控制器综合—线性整数规划法

7.4应用举例

7.5小结

第八章 扩展线性整数规划法

8.1前言

8.2扩展线性整数规划

8.3控制器综合—扩展线性整数规划法

8.4应用举例

8.5小结

第九章 总结与展望

参考文献

致谢

作者在攻读博士学位期间发表/完成的论文