[發(fā)明專利]一種存在通信延時(shí)的離散事件系統(tǒng)分布式監(jiān)督控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410314698.4
• 申請(qǐng)日: 2014-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104102195A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘永梅;張仁遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬(wàn)壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于離散事件系統(tǒng)的控制理論領(lǐng)域，涉及一種存在通信延時(shí)的離散事件系統(tǒng)分布式監(jiān)督控制方法。

背景技術(shù)

離散事件系統(tǒng)常見(jiàn)于通信、交通等公共服務(wù)設(shè)施，機(jī)械、電子等各種離散型生產(chǎn)加工過(guò)程，多級(jí)管理/控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)信息處理等重要技術(shù)領(lǐng)域。近年來(lái)，通信網(wǎng)絡(luò)和嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，使得依靠通信來(lái)協(xié)同工作的多模塊系統(tǒng)遍布于工程領(lǐng)域(當(dāng)然包括離散事件系統(tǒng))，稱之為分布式系統(tǒng)；這些分布式系統(tǒng)中的傳感器，執(zhí)行器等大多分布在不同的地理位置上，使得系統(tǒng)的管理，控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)變得更加困難。為了克服這些問(wèn)題，研究者們引入了分布式控制方法：為每個(gè)模塊設(shè)計(jì)控制策略，依靠模塊間通信來(lái)滿足全局的性能要求，分布式控制結(jié)構(gòu)如圖1所示。分布式控制方法使得系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性和易維護(hù)性，因此，研究離散事件系統(tǒng)分布式控制方法具有重要的研究?jī)r(jià)值。

目前，控制器局部化方法是研究離散事件系統(tǒng)分布式控制問(wèn)題的主要方法之一：研究如何設(shè)計(jì)分布式控制器，依靠控制器間的通信來(lái)使得閉環(huán)系統(tǒng)滿足給定的性能要求?，F(xiàn)有對(duì)控制器局部化算法的研究，假定控制器間的通信延時(shí)為零，主要考慮如何系統(tǒng)地設(shè)計(jì)分布式控制器使得系統(tǒng)的總特性最優(yōu)(本發(fā)明中最優(yōu)均指系統(tǒng)總特性最大限度地滿足性能要求)且系統(tǒng)非阻塞運(yùn)行。通常情況下，要實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制，首先要用傳感器檢測(cè)被控對(duì)象中發(fā)生的事件；然后將用有限自動(dòng)機(jī)表示的控制策略轉(zhuǎn)換為PLC、嵌入式設(shè)備等工業(yè)控制器所能執(zhí)行的控制策略；最后依靠控制器之間的通信來(lái)決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。而控制器之間的通信需要由光纖、無(wú)線電波等通信介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，不同的通信介質(zhì)具有不同的傳輸速率和穩(wěn)定性，從而決定了不同的成本。因此，研究存在延時(shí)的離散事件系統(tǒng)分布式監(jiān)督控制器的設(shè)計(jì)方法，對(duì)節(jié)約資源、減少成本具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前對(duì)離散事件系統(tǒng)存在通信延時(shí)的分布式控制問(wèn)題的研究主要集中在：如何設(shè)計(jì)通信協(xié)議(包括通信信息量最少，通信延時(shí)有界或無(wú)界等問(wèn)題)，使得系統(tǒng)滿足給定要求等問(wèn)題。但均沒(méi)有考慮到每個(gè)通信事件的延時(shí)界限，因此嚴(yán)重的影響了離散事件系統(tǒng)的控制方法的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種存在通信延時(shí)的離散事件系統(tǒng)分布式監(jiān)督控制方法，該方法可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)各通信事件的延時(shí)界限及各分布式控制器對(duì)離散事件系統(tǒng)的控制。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的存在通信延時(shí)的離散事件系統(tǒng)分布式監(jiān)督控制方法包括以下步驟：

1)構(gòu)建離散事件系統(tǒng)中各個(gè)組件模型的自動(dòng)機(jī)模型G_i＝(Q_i，∑_i，δ_i，q_i，0，Q_i，m)，其中，Q_i為所述離散事件系統(tǒng)的狀態(tài)集合，∑_i為所述離散事件系統(tǒng)中所有事件的集合，δ_i為所述離散事件系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系，q_i，0為所述離散事件系統(tǒng)的初始狀態(tài)，Q_i，m為所述離散事件系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)狀態(tài)集合，根據(jù)各組件模型得到所述離散事件系統(tǒng)的整體模型G，并通過(guò)狀態(tài)列表State_list表示自動(dòng)機(jī)模型的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系；

2)獲取通信延時(shí)為零時(shí)各組件模型的分布式控制器LOC_i，并將一個(gè)分布式控制器LOC_i中導(dǎo)致?tīng)顟B(tài)轉(zhuǎn)移，而不在該分布式控制器LOC_i對(duì)應(yīng)的組件模型中發(fā)生的事件，記作通信事件；

3)獲取每個(gè)通信事件的延時(shí)界限，則當(dāng)各通信事件在延時(shí)界限范圍內(nèi)時(shí)，所述離散事件系統(tǒng)的總特性最優(yōu)且非阻塞；

4)根據(jù)各通信事件的延時(shí)界限及各分布式控制器完成對(duì)所述離散事件系統(tǒng)的控制。

步驟1)中的狀態(tài)列表State_list包括三個(gè)列，其中，第一列存儲(chǔ)源狀態(tài)，第二列存儲(chǔ)事件，第三列存儲(chǔ)目標(biāo)狀態(tài)，狀態(tài)列表State_list中每一行的三個(gè)元素構(gòu)建了<源狀態(tài)，事件，目標(biāo)狀態(tài)>的三元組，其中，源狀態(tài)代表當(dāng)前離散事件系統(tǒng)所在的狀態(tài)，事件代表在當(dāng)前狀態(tài)下能夠發(fā)生的事件，目標(biāo)狀態(tài)代表在當(dāng)前狀態(tài)下如果事件發(fā)生，離散事件系統(tǒng)將達(dá)到的下一個(gè)狀態(tài)；當(dāng)在一個(gè)源狀態(tài)下有j個(gè)事件發(fā)生，且j＞1，則在列表中需要j行來(lái)表示，即第一行表示<源狀態(tài)，事件1，目標(biāo)狀態(tài)1>，第二行表示<源狀態(tài)，事件2，目標(biāo)狀態(tài)2>，……，第j行表示<源狀態(tài)，事件j，目標(biāo)狀態(tài)j>。