符號(hào)化離散事件系統(tǒng)監(jiān)控器綜合及其在聯(lián)鎖系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、離散事件系統(tǒng)(Discrete Event System，DES)是指系統(tǒng)的狀態(tài)在一些離散的時(shí)間點(diǎn)上由于某種事件的驅(qū)動(dòng)而發(fā)生改變的系統(tǒng)，其事件的發(fā)生和持續(xù)具有突發(fā)性和難以預(yù)料性，因此，DES的正常運(yùn)行離不開有效地監(jiān)督控制[1]。由Ramadge和Wonham所提出的監(jiān)督控制理論(Supervisory Control Theory，SCT)是以形式語言與自動(dòng)機(jī)為理論基礎(chǔ)研究DES的一種方法[2]，[3]。
　　對(duì)于DES系統(tǒng)的描述

2、和控制必須著重考慮事件和狀態(tài)這兩個(gè)因素：一方面以形式語言為工具描述離散時(shí)間的發(fā)生和系統(tǒng)的運(yùn)行行為；另一方面采用謂詞演算為工具的狀態(tài)反饋來控制狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。無論哪一方面的研究，所處理的問題都是離散量[4]。因此在監(jiān)督控制器的實(shí)現(xiàn)上，計(jì)算復(fù)雜度的問題是不容忽略的。
　　一個(gè)模型的復(fù)雜度與其包含的狀態(tài)數(shù)直接相關(guān)。其包含的子元件個(gè)數(shù)越多，每個(gè)元件的狀態(tài)數(shù)越多，對(duì)應(yīng)的狀態(tài)空間也就越龐大。為了緩解狀態(tài)空間爆炸，我們采用了一種高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—二叉

3、決策圖(Binary Decision Diagrams，BDD)—來壓縮系統(tǒng)的可達(dá)狀態(tài)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)空間[5]。在此基礎(chǔ)之上，我們進(jìn)行監(jiān)督控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。
　　為了驗(yàn)證該套基于SCT的試驗(yàn)方法，本文以生產(chǎn)傳輸線模型和車站聯(lián)鎖系統(tǒng)為案例，對(duì)該套實(shí)驗(yàn)方法的實(shí)現(xiàn)和評(píng)估。其中以車站聯(lián)鎖系統(tǒng)為核心，根據(jù)聯(lián)鎖表制定的控制規(guī)則，通過對(duì)每一步的狀態(tài)變遷添加Guards，避免系統(tǒng)進(jìn)入任何危險(xiǎn)狀態(tài)和死鎖狀態(tài)。同時(shí)，保證系統(tǒng)聯(lián)鎖在規(guī)范以內(nèi)的最大

4、的安全運(yùn)行空間[6]。
　　案例分析中的車站聯(lián)鎖系統(tǒng)，其理論上的狀態(tài)數(shù)達(dá)到了1016之多，相比較于傳統(tǒng)的哲學(xué)家問題、皇后問題以及監(jiān)督控制理論的設(shè)計(jì)在當(dāng)前鐵路系統(tǒng)中的應(yīng)用，該問題所涉及的狀態(tài)空間可以被認(rèn)為是大規(guī)模的。因此，該問題的進(jìn)一步研究，為監(jiān)督控制理論在工程上的實(shí)際應(yīng)用提供了新的思路。
　　正文首先介紹了文章所涉及的主要數(shù)學(xué)方法，包括形式語言基礎(chǔ)、離散事件系統(tǒng)及其可達(dá)狀態(tài)分析的介紹、進(jìn)程通信圖的概念、二叉決策圖基礎(chǔ)核心內(nèi)容