符號化離散事件系統(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)在一些離散的時間點上由于某種事件的驅(qū)動而發(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機為理論基礎(chǔ)研究DES的一種方法[2]，[3]。
　　對于DES系統(tǒng)的描述

2、和控制必須著重考慮事件和狀態(tài)這兩個因素：一方面以形式語言為工具描述離散時間的發(fā)生和系統(tǒng)的運行行為；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)督控制器的實現(xiàn)上，計算復(fù)雜度的問題是不容忽略的。
　　一個模型的復(fù)雜度與其包含的狀態(tài)數(shù)直接相關(guān)。其包含的子元件個數(shù)越多，每個元件的狀態(tài)數(shù)越多，對應(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)的可達狀態(tài)在計算機中的存儲空間[5]。在此基礎(chǔ)之上，我們進行監(jiān)督控制器的設(shè)計和實現(xiàn)。
　　為了驗證該套基于SCT的試驗方法，本文以生產(chǎn)傳輸線模型和車站聯(lián)鎖系統(tǒng)為案例，對該套實驗方法的實現(xiàn)和評估。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，通過對每一步的狀態(tài)變遷添加Guards，避免系統(tǒng)進入任何危險狀態(tài)和死鎖狀態(tài)。同時，保證系統(tǒng)聯(lián)鎖在規(guī)范以內(nèi)的最大

4、的安全運行空間[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)空間可以被認為是大規(guī)模的。因此，該問題的進一步研究，為監(jiān)督控制理論在工程上的實際應(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)及其可達狀態(tài)分析的介紹、進程通信圖的概念、二叉決策圖基礎(chǔ)核心內(nèi)容