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一类禁止状态规范下Petri网控制器的综合

茹雨  
【摘要】:离散事件系统是随着未知的不规则时间间隔内出现的离散事件演化的一类动态系统,其应用涉及一大类人造系统,如柔性制造系统、大规模计算机网络和通信网络、空中或机场交通管理系统、军事指挥中的C~3I系统等。基于逻辑层次的离散事件系统建模工具包括有限状态自动机和Petri网。由于Petri网与自动机相比具有更高的语言复杂性、紧凑而且图形化的状态空间表示、模块化的监控器综合能力,因此本文以Petri网为工具。 常常需要控制离散事件系统的行为以满足特定的规范,比如防止系统进入特定的状态,尤其是死锁状态。这类问题通常称为禁止状态问题(对于死锁,则称之为死锁避免和死锁防止问题),它构成了本文监控理论研究的重点。 针对有限的任意禁止状态规范,尤其是当它们很难用已有方法以线性不等式表示时,本文提出了基于变换函数和基于状态反馈的禁止状态规范实现方法。基于变换函数的方法中,用逆网分析来计算为了解决不可控变迁而引入的弱禁止状态标识集,而没有构造影响路径。通过引入不仅利于构造监视器库所而且能够用来进行监控器综合的变换函数,得到了最大容许的监控策略。该方法无需进行可达图分析,在线计算复杂性仅为多项式级,而且与已有方法相比可以应用到更一般的Petri网。 基于状态反馈的方法中,逆网分析不仅用来计算弱禁止状态标识集,而且用来综合监控器。为此本文提出了关键标识-变迁对的概念。注意到该方法应用后的受控网中可能会包含死锁,这类死锁是由控制策略的引入而产生的。此类问题鲜有研究,本文针对有界网给出了无死锁的监控器综合方法。 受变换函数的启示,本文为了处理多个线性不等式“或”形式的约束又引入了约束函数。在对库所不变量方法用函数构造的方法进行了更直观地解释后,本文提出了一类称之为一个库所结构的监控器的适用性范围,该类结构由一个控制器库所和连接该库所与对象网的变迁的弧组成。结论是该类结构只能实现线性约束,对非线性约束无效。 在监控理论研究的同时,对Petri网理论也进行了较深入地探索。首先提出了两类特殊结构的Petri网,它们均为状态机的超集。这两类结构分别为输入占优Petri网和输出占优Petri网。此外本文还提出了能用于无界Petri网分析的缩小的改进可达树分析方法,完善了基于改进可达树方法得到的死锁定理,为基于 浙江大学硕士学位论文 可达树方法的死锁研究提供了进一步的理论基础。 关键词:监控,离散事件系统,Petri网,输入占优Petri网,输出占优Petri网, 逆网,变换函数,约束函数,一个库所结构,关键标识一变迁对,由控制引入配 死锁,可达树。


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