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题目:离散事件系统监控理论与软件可靠性设计若干问题研究

关键词:离散事件系统,监督控制,自动机,与状态有关的可控性,与状态有关的可观察性,关联事件

  摘要

本文以Ramadge和Wonham两位学者所提出的DES监控理论为基础,对已有的理论进行了创新性的研究工作,工作可以分为理论研究与实例研究两个方面。 理论研究方面,我们引入了状态相关性与关联事件这两个概念。其中,状态相关性的概念,是指DES中事件的属性,即可控性与可观察性,不仅仅由事件本身唯一的决定,还与DES在运动过程中所处的状态有关。而关联事件的概念,则是指DES中事件不再彼此独立,而是相互关联的。 从这两个引入的概念出发,我们分别对三个问题进行了研究工作:可控性与状态有关的DES监控问题、观察函数与状态有关的DES监控问题、具有关联事件的DES监控问题。对于这三个问题,其具体的研究内容又分为两个方面,即监控器的存在性研究与监控器的综合求解研究。监控器的存在性研究,我们主要是给出了监控器存在的充分必要条件,借以说明对于什么样的控制需求存在监控器来实现;而关于监控器的综合问题,我们则给出了具体的算法,以计算求解出监控器。 在实例研究方面,本文首先讨论了EFSM与DES监控理论之间的关系。我们通过示例,结合形式化的说明,将EFSM模型拆分为DES受控对象与监控器相互耦合的模式,以明确体现软件程序中对于流程的控制作用。 其次,我们以多任务软件系统为研究对象,尝试性的将DES监控理论应用于此类软件系统的设计。设计的主要思想是,在系统的各个子模块已有的前提下,根据系统需求,来设计高层的监控模块,从而协调各个低层模块的运行,已使得最终的系统满足给定的需求。具体的,本文以矿井水泵的操控系统为实例研究对象,应用DES的监控理论对监控模块进行了设计,并编写程序,实现了完整的系统。