不完备离散事件系统的可诊断性

在离散事件系统的建模过程中,由于系统行为的复杂,存在物理系统向逻辑系统映射的不完全性,因此产生了不完备模型的概念.提出在模型不完备的前提下,判断模型可诊断性的方法.提出可诊断性的在线判定方法,同时将不完备的行为加入模型,使模型完备.用经典的双树方法判断离线可诊断性,根据观测序列的时序及语言的前缀判断并处理不完备行为.提出判定不完备行为的方法,向模型中添加不完备行为,并根据不完备行为增量地在双树中判定在线可诊断性.通过在线的可诊断性判定,当前系统能够得到在有限观测内唯一判定故障发生与否的结论.该方法适用于具有离散性质的系统.     

离散事件系统部分可诊断性分析

针对离散事件系统部分可诊断性问题,提出一种量化评价与分析方法。该方法以树状结构的故障模型为基础,引入可诊断度与可诊断深度指标,能够从可诊断故障覆盖程度与精确程度两个方面对系统可诊断性进行评价,其优点是评价结果量化表示,能为部分可诊断系统的进一步评价、分析与对比提供参考。此外,还讨论了故障模型对系统可诊断度与可诊断深度两个评价指标的影响,并给出了故障模型构造的一般原则。实例分析与讨论结果表明,所提出的可诊断度与可诊断深度指标能够准确反映系统在特定故障模型下的部分可诊断状态。所提出的部分可诊断性评价方法能为基于离散事件模型的复杂系统设计与评价提供依据,并能够进一步为智能、自适应和自愈系统的设计提供参考。     

基于EFPN的模糊离散事件系统可诊断性分析

针对模糊有限自动机及模糊Petri网在模糊离散事件系统(Fuzzy Discrete Event System,FDES)行为建模中的不足,提出一种扩展模糊Petri网(Extended Fuzzy Petri Net,EFPN),并基于EFPN构造了FDES行为模型及系统故障诊断器。EFPN以一种新的事件模型为基础对FDES的系统行为进行建模,并根据事件触发矩阵计算下一系统状态中各分量的可能性分布。与模糊有限自动机及模糊Petri网的对比分析表明,在描述FDES模糊事件时,对于同步距离为0的一组事件所造成的影响,EFPN的表达能力强于经典模糊Petri网;在对含有多个状态分量的FDES建模时,EFPN模型的规模远小于模糊有限自动机。在基于EFPN构造的系统行为模型中,运用可达状态标识图分析系统状态集,可有效地构造FDES的故障诊断器,并可据此进行系统可诊断性分析。     

离散事件系统基于模型诊断的研究进展

近年来,针对离散事件系统的基于模型诊断方法在大型通讯网络、电网故障诊断等领域获得了成功应用,成为人工智能与控制工程领域的热门研究课题。介绍了针对离散事件系统的基于模型诊断的基本思想与建模方法,从不同的角度对使用自动机建模的各种主要诊断方法进行了评析与比较;讨论了系统可诊断性判定方法的研究进展。从系统建模、分布式在线诊断、不完备模型下的诊断以及系统实现等方面,展望了针对离散事件系统的基于模型诊断领域中有待解决的问题。     

不确定观测下离散事件系统的可诊断性

从系统诊断的角度来看,可诊断性是离散事件系统的一个重要性质.其要求系统发生故障后经过有限步的观测可以检测并隔离故障.为简单起见,对离散事件系统可诊断性的研究大都假定观测是确定的,即观测到的事件序列与系统实际发生的可观测事件序列一致.而在实际应用中,由于感知器的精度、信息传输通道的噪声等原因,获取的观测往往是不确定的.本文重点研究观测不确定条件下离散事件系统的可诊断性问题.首先,扩展了传统可诊断性的定义,定义了观测不确定条件下的可诊断性.接着,分别给出各类观测不确定条件下的可诊断性判定方法.而在更一般的情况下,各类观测不确定可能共同存在.因此,最后给出一般情况下的可诊断性判定方法.     

基于不确定观测下离散事件系统可诊断性的研究

在实际应用系统中,由于传感器故障、传感器限制和网络中的数据包丢失等原因,事件的可观测值变得不确定,使得观测系统行为变得尤为复杂。针对离散事件系统中,同个事件串可能有多个观测值以及不同状态下同个事件观测值也可能不同的问题,提出一种不确定观测下故障诊断验证的方法。首先对不确定观测的离散事件系统的可诊断性进行形式化,然后构建出用于上述故障诊断验证的验证器;基于验证器提出了系统基于不确定观测下可诊断的充要条件及验证算法;最后,实例说明不确定观测下故障诊断验证算法的应用。与现有研究相比,提出的方法对故障事件的观测值没有约束,可以为0个或多个观测值,使此方法应用的场景更为广泛。     

控制系统可诊断性的内涵与研究综述

作为表征控制系统故障诊断能力的属性, 故障可诊断性揭示了故障诊断深层次的内涵.将可诊断性分析纳入控制系统与诊断方案的设计环节, 可以从根本上提高系统对故障的诊断能力, 为研究故障诊断提供新的思路.本文分别从可诊断性的内涵、研究现状以及潜在发展趋势三个角度系统地对可诊断性进行分析.首先, 从定义、影响因素、与已有概念的关系以及应用四个方面剖析了控制系统可诊断性的内涵和研究意义.其次, 分别从可诊断性评价与设计两个方面对可诊断性的研究现状进行分析.最后, 通过对可诊断性已有成果进行总结归纳, 探讨了可诊断性研究存在的不足以及未来发展的趋势.     

离散事件动态系统事件时序的鲁棒性

指出了离散事件动态系统事件时序同离散事件动态系统的若干重要性质的联系.对于极大代数描述的DEDS模型,较系统地研究了事件时序在参数发生区间摄动情形下的鲁棒性的有限检验问题.对于事件发生时刻是摄动参数的仿射线性函数的情形,得到事件时序鲁棒性的Kharitonov-like判据.对于事件发生时刻是摄动参数的多项式函数的情形,证明其通常不存在事件时序鲁棒性的顶点有限检验判据.给出了这种情形下事件时序在参数发生摄动时能够保持的一个充分条件.     

交叉立方体在两种策略下的可诊断性

互连网络可诊断性度的高低是衡量这种网络性能优劣的重要标志二交叉立方体是近年提出的一类互连网络，它有一些比超立方体更好的性质．本文用PMC模型证明了n维交叉立方体Dn在精确策略和悲观策略下分别是n-可诊断的和（2n－2）／（2n－2）一可诊断的，从而证明民在这两种策略下的可诊断性度与n维超立体的相同．另外，本文在证明Dn是n-可诊断的同时，还得到了Dn中任何两顶点之间的n条互不相交的路径，它们可作为容错远路的依据．     

系统级故障诊断中可诊断性的研究与发展

系统级故障诊断是保障多处理器计算机系统运行可靠性的重要手段,也是进行路由计算、容错分析的理论基础。系统级故障诊断中的可诊断性研究是为了进一步提高系统的诊断能力而进行的一系列诊断策略研究。系统级故障诊断中的可诊断性研究经历了半个世纪之后,已经发展成一个具有多种不同针对性的可诊断性理论集合,但是各个可诊断性之间的关联关系、优缺点以及适用性尚不清晰。基于此,本文在充分分析系统级故障诊断中可诊断性的国内外研究现状的基础上,明确了各个可诊断性的继承性关联关系、诊断能力以及故障的限制性条件,进而指出了可诊断性未来的发展方向。本文的研究为后续开展系统级故障诊断的可诊断性研究提供了宝贵的理论基础,具有重要的理论价值和现实意义。     

An Approach to Post Mortem Diagnosability Analysis for Interacting Finite State Systems

We present a model based approach to diagnosability analysis for interacting finite state systems where fault isolation is deferred until the system comes to a standstill. Local abstractions of the system model are used to alleviate the state space explosion. Pairs of closely coupled automata are merged and replaced by a single automaton with an equivalently behavior as seen from the rest of the system; interaction between the merged automata is internalized and the new equivalent automaton is subsequently abstracted from internal behavior irrelevant to fault isolation. In moderately concurrent systems these steps can often be iterated until the system consists of a single automaton providing a compact encoding of all possible fault scenarios of the original model. We illustrate how the resulting abstraction can be used as a basis for post mortem diagnosability analysis.     

Diagnosability of Discrete Event Systems with Modular Structure

The diagnosis of unobservable faults in large and complex discrete event systems modeled by parallel composition of automata is considered. A modular approach is developed for diagnosing such systems. The notion of modular diagnosability is introduced and the corresponding necessary and sufficient conditions to ensure it are presented. The verification of modular diagnosability is performed by a new algorithm that incrementally exploits the modular structure of the system to save on computational effort. The correctness of the algorithm is proved. Online diagnosis of modularly diagnosable systems is achieved using only local diagnosers. *Olivier Contant is now working at Microsoft Corporation.     

Diagnosability of interconnection networks: past,present and future

ABSTRACT

Diagnosability is an important topic in analyzing vulnerability and resilience issues of interconnection networks. In this short commentary, we outline the development of this topic.     

Diagnosability of fuzzy discrete event systems

In this paper, discrete event systems (DESs) are reformulated as fuzzy discrete event systems (FDESs) and fuzzy discrete event dynamical systems (FDEDSs). These frameworks include fuzzy states, events and IF-THEN rules. In these frameworks, all events occur at the same time with different membership degrees. Fuzzy states and events have been introduced to describe uncertainties that occur often in practical problems, such as fault diagnosis applications. To measure a diagnoser’s fault discrimination ability, a fuzzy diagnosability degree is proposed. If the diagnosability of the degree of the system yields one a diagnoser can be implemented to identify all possible fault types related to a system. For any degree less than one, researchers should not devote their time to distinguish all possible fault types correctly. Thus, two different diagnosability definitions FDEDS and FDES are introduced. Due to the specialized fuzzy rule-base embedded in the FDEDS, it is capable of representing a class of non-linear dynamic system. Computationally speaking, the framework of diagnosability of the FDEDS is structurally similar to the framework of diagnosability of a non-linear system. The crisp DES diagnosability has been turned into the term fuzzy diagnosability for the FDES. The newly proposed diagnosability definition allows us to define a degree of diagnosability in a class of non-linear systems. In addition, a simple fuzzy diagnosability checking method is introduced and some numerical examples are provided to illustrate this theoretical development. Finally, the potential applications of the proposed method are discussed.     

Diagnosability of star graphs under the comparison diagnosis model

In this paper, the diagnosability of n-dimensional star graph Sn under the comparison diagnosis model has been studied. It is proved that Sn is (n−1)-diagnosable under the comparison diagnosis model when n?4.     

An Improved Approach to Test Diagnosability of Bounded Petri Nets

For bounded Petri nets, Cabasino et al. propose a diagnosability test method that is based on the analysis of a modified basis reachability graph and a basis reachability diagnoser. However, its complexity is exponential in the number of nodes of the basis reachability diagnoser. In order to reduce the complexity of their method, this paper presents a new diagnosability test approach for bounded Petri nets. We present the concept of an extended basis reachability graph and prove that our approach is of polynomial complexity in the number of nodes of extended basis reachability graphs. An example is given to illustrate the application of the presented approach.      

基于状态树结构的离散事件系统模块化监督控制

在状态树结构(State tree structures, STS)的基础上提出了离散事件系统的模块化监督控制方法. 该方法中, 系统模型是状态树结构模型, 控制指标以谓词形式给出. 把控制指标分解为几个子控制指标的合取形式, 对每个子控制指标分别设计非阻塞最优监督控制器, 并保证闭环系统行为满足控制指标要求且是非阻塞最优的. 本文研究了模块化监督控制器存在性条件, 给出了模块化监督控制器的综合过程; 当闭环系统阻塞时, 引入协调器来解决闭环系统阻塞问题并且给出了协调器的设计方法.     

分层离散事件系统的不透明性

针对离散事件系统（DES）的不透明性问题，结合具有分层（hierarchical）结构的自动机模型，提出了分层离散事件系统的不透明性.对分层离散事件系统进行标准化，给出了分层离散事件系统不透明性和K延迟不透明性两个概念.为了对分层离散事件系统的两种不透明性进行验证，分别构造了两种相应的不透明性验证器，得到了关于不透明性和K延迟不透明性的充分必要条件，并对构造不透明性验证器的复杂度进行了分析.