模糊-概率離散事件系統(tǒng)的監(jiān)督控制和錯誤診斷.pdf

1、本文研究模糊離散事件系統(tǒng)(FDES)的監(jiān)督控制和錯誤診斷，以及概率離散事件系統(tǒng)(SDES)的錯誤診斷，具體包括以下四個方面的內(nèi)容：部分可觀測的FDES監(jiān)督控制和分散監(jiān)督控制，F(xiàn)DES的錯誤診斷，SDES的分散診斷，以及SDES的安全診斷。論文研究工作的主要成果表現(xiàn)在以下幾個方面。 第一部分是在Qiu [2]建立的FDES監(jiān)督控制理論的基礎(chǔ)上，研究了部分可觀測的FDES監(jiān)督控制和分散控制兩個問題。將模糊事件的可控性和可觀測性定義為

2、兩個取值在[0,1]區(qū)間的函數(shù)，然后在部分可觀測下分別將模糊子語言的模糊可控條件和模糊可觀測條件形式化，得到了FDES可控可觀測定理，建立了部分可觀測的FDES監(jiān)控理論。簡單地說，對于模糊語言(~K)，存在一個滿足要求的非阻塞模糊監(jiān)控器(~S)p的充分必要條件是K為模糊可控、模糊可觀測、L(~C),m-閉的(定理3.1)。特別地，對于模糊可控條件和模糊可觀測條件給出了一個具體的驗證方法，依此可以判斷模糊監(jiān)控器(~S)P的存在性。然后，進

3、一步考慮了在多個偏觀察的情況下FDES的分散監(jiān)控問題，通過對模糊共同可觀測條件形式化，得到了FI)ES分散監(jiān)督控制定理：對于模糊語言(~K)，存在一個滿足要求的非阻塞分散模糊監(jiān)控器(~S)dec的充分必要條件是(~K)為模糊可控、模糊共同可觀測、L(~C),m-閉的(定理4.1)。并且對模糊共同可觀測條件，給出了一個具體的驗證方法，用這個方法可以判斷分散模糊監(jiān)控器(~S)dec的存在性。第二部分研究了FDES錯誤診斷問題。為了刻畫模糊系

4、統(tǒng)的可診斷程度，引入了一個取值為整個[0，1]區(qū)間的模糊診斷函數(shù)，提出了一種模糊診斷方法。特別地，當模糊診斷函數(shù)等于0時，就是指經(jīng)典DES錯誤診斷中不可診斷的概念；而模糊診斷函數(shù)等于1的情況則與經(jīng)典DES中的可診斷概念相對應(yīng)。因此，這種模糊診斷方法是對經(jīng)典DES診斷方法[3]的推廣，它既可以用于FDES的錯誤診斷，也可以用于經(jīng)典DES的錯誤診斷。然后，基于事件的可觀測性和錯誤發(fā)生的概率，給出了一個構(gòu)造診斷器的形式化方法，討論了關(guān)于診斷器

5、的一些主要性質(zhì)。特別是得到了FDES可診斷的一個充分必要條件：FDES (~G)是完全不可診斷的，當且僅當存在某個事件(~σ)，在關(guān)于(~σ)的診斷器Gd中存在一個O-F-不確定圈；(~G)是完全可診斷的，當且僅當對任意事件(~σ)，在關(guān)于(~σ)的診斷器(~G)d中都不存在任何F-不確定圈；G的可診斷程度是λ，當且僅當存在某個事件(~σ)，在關(guān)于(~σ)的診斷器Gd中存在一個極小λ(~Σ)f(~σ)-F-不確定圈，并且在任意其它事件的

6、診斷器中，如果存在一個極小μ'-F-不確定圈，則一定有μ'≥λ(~Σ)f(~σ)(定理5.3)。這些結(jié)果推廣了經(jīng)典DES錯誤診斷方法[3，4]中的主要結(jié)論。對于FDES模糊可診斷條件，給出了一種驗證算法。 第三部分是在Thorsley和Teneketzisf[5]框架下考慮了SDES分散診斷問題。首先定義了SDES分散可診斷的概念，將[5]中只有一個投影觀測站的情形推廣到有多個投影觀測站的情形。一個SDES G稱為分散可診斷的，

7、是指至少存在一個局部觀測站，使得該位置的局部診斷器在某錯誤事件發(fā)生之后的有限步轉(zhuǎn)移內(nèi)，幾乎能夠?qū)⑺邪l(fā)生的錯誤事件診斷出來。然后，詳細給出了一個構(gòu)造SDES全局診斷器的方法。這個全局診斷器和局部診斷器共同實現(xiàn)對SDES的分散診斷。通過討論全局診斷器的一些主要性質(zhì)，得到了一個關(guān)于SDES是分散可診斷的充分必要條件。簡單地說，SDES G是分散可診斷的，當且僅當在分散診斷器中不存在這樣的狀態(tài)圈：圈中包含有一致F-循環(huán)分支的狀態(tài)都是F-不確定

8、狀態(tài)(定理6.1)。 第四部分研究了SDES安全診斷問題。安全診斷在[6]中被Paoli和Lafortune視為容錯控制(fault—tolerant supervision)[7]的第一個必要步驟。由于SDES的可診斷性是保證系統(tǒng)在錯誤事件發(fā)生之后的有限延遲內(nèi)，能夠?qū)缀跛邪l(fā)生的錯誤事件診斷出來，但是，這種可診斷性并不一定是安全的，因為在錯誤事件發(fā)生之后的有限延遲內(nèi)，系統(tǒng)仍然可能由于執(zhí)行了某種被禁止的危險行為而導(dǎo)致嚴重危害。

9、正是基于這種考慮，本文第四部分進一步討論了SDES安全診斷問題。首先給出了SDES安全可診斷的定義。所謂SDES是安全可診斷的就是指在確保系統(tǒng)具有一定程度的可診斷性的基礎(chǔ)上，要求這種診斷必須是在執(zhí)行任何被禁止的危險行為之前完成。然后討論了SDES安全可診斷、SDES可診斷、經(jīng)典DES安全可診斷三者之間的關(guān)系。一個安全可診斷的SDES一定是SDES可診斷的，但是可診斷的SDES不一定是SDES安全可診斷的；不是安全可診斷的SDES一定不是