離散事件系統的監督控制重構及其最佳化方法的研究

《離散事件系統的監督控制重構及其最佳化方法的研究》是依託東南大學，由李俊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：離散事件系統的監督控制重構及其最佳化方法的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李俊
• 依託單位：東南大學

中文摘要

監督控制系統線上重構是實現離散生產系統快速生產轉換的一個關鍵技術。監督控制系統重構問題現已成為離散事件系統（DES）研究領域的一個熱點，其中監督控制系統重構最佳化問題是迫切需要解決的難點。圍繞監督控制系統重構問題，項目組前期已經提出了一類Petri網控制器的自動重構方法，但不能保證重構結果最優。本項目將解決單位合取資源配置系統（SC-RAS）這類典型DES的監督控制系統的重構及其最佳化難題，首先研究資源配置控制規範可變的SC-RAS監督控制系統動態重構的基本原理及重構機制設計；然後建立監督控制系統重構最佳化問題的整數規劃模型，給出基於Pareto遺傳算法的重構執行方案的約束多目標最佳化方法；最後給出重構中產生的死鎖的異步處理方案與化解方法，同時完成仿真與實驗研究。本項目研究有望形成監督控制系統最佳化重構創新方法，豐富現有研究手段，為DES監督控制重構理論的研究作出貢獻。

結題摘要

由於具有處理離散事件系統（DES）的資源故障、能力退化、任務變化等不確定性的能力，監督控制重構問題越來越受關注，現已成為離散事件系統（DES）研究領域的一個熱點，但研究整體上仍處於起步階段，其中監督控制最佳化重構問題是迫切需要解決的難題之一。項目組圍繞在各類生產系統中具有廣泛代表性的資源配置系統（RAS）的監督控制系統的最佳化重構難題展開研究，著重建立閉環系統最佳化魯棒地適應系統給定任務的變化的理論方法，即任務變化下的系統監督控制重構。對實際生產系統（如信息服務系統）而言，這種可重構性對於適應其任務的變化是經濟有效的。研究形成了基於Petri網和整數規劃的資源配置系統的魯棒監督重構理論與方法。首先，提出一種魯棒重構機制，用於更新基於P不變式的監控器，以及進行閉環系統狀態的演化。閉環系統通過其狀態的自動調節來適應控制規範的變化。這樣閉環系統的魯棒性得以完全的利用並且避免了對監督控制器不必要的修改。這在以前的工作中未有體現。其次，提出兩種新穎的考慮重構步長和重構動作成本最低目標的控制重構的整數規劃模型，分別稱為帶可接受性檢查的重構模型（RMA）和帶規範修正的重構模型（RMSC）。兩種模型都是用以搜尋代表重構動作的變遷觸發序列，用於執行閉環系統的狀態演化。實施魯棒重構時，要求RMA優先於RMSC使用，而RMSC只在新規範不可接受的情況下才使用。由於兩種模型都集成了變遷的可觸發性條件，狀態可達性分析就無需額外的努力。最後，將提出的理論方法套用於醫院應急服務信息系統中。此項目的研究成果已達到國際領先水平，其中魯棒監督控制重構的概念和方法屬於首創，可以規避現有工作不能評估和充分利用閉環系統魯棒性的缺點，以及減少了重構的成本。成果已經為Automatica，IEEE Transactions on SMC-A等國際頂級期刊所發表或錄用，豐富和引領了現有研究手段，為DES監督控制重構理論的研究作出貢獻。