网络化离散事件动态系统时序的分析与控制

离散事件动态系统已被广泛用于描述事件驱动的人造系统。近来，随着信息技术的快速普及和发展，由具有一定功能的个体通过彼此通信和协作组织起来形成的网络化系统大量出现，而且在规模上日益扩大。事件时序控制是关系到这类网络化离散事件动态系统正常和高效运行的关键问题之一。其挑战性在于个体之间通信形成的同步或制约关系是局部的，而通常所关心的系统性能往往是全局的，两者之间的关系复杂。本项目拟从事件时序的描述入手，借助代数和逻辑等分析工具，揭示主导事件时序演化的内在规律，特别是对网络拓扑等系统结构性质的依赖关系，进而探索对系统进行有效控制的方法。

在深入调研工业制造等工程背景的基础上，分析和概括了网络化离散事件动态系统研究中事件时序分析与控制对系统安全性和运行效率的需求，并抽象出其中的基本核心问题，着重从建模和分析的角度开展研究。代表性工作概括如下:.一、添加捷径对DEDS事件时序性质的影响.以极大代数为基础，建立了一类适合研究拓扑和局部相互作用对DEDS事件时序演化规律影响的数学模型。研究了网络拓扑，特别是添加捷径对DEDS事件时序性质的影响。从理论上分析了环状DEDS添加捷径后，周期长度的变化趋势，证明了捷径的添加可以有效地缩短了DEDS的周期，使系统的有序性得到提高。这与先前在网络科学中关于添加捷径，可以有效缩短网络节点间的平均距离（网络的直径）的趋势，在定性上是吻合的。我们进一步研究了周期时间的变化规律，证明当添加的捷径的权重足够小时，系统的周期时间不变。 .二、DEDS事件时序最终鲁棒同步的拓扑条件.研究了决定DEDS事件时序是否最终鲁棒同步的拓扑条件（一致性），证明了在判断系统是否最终鲁棒同步仅需要检验描述系统的结构图上是否任意一对顶点间都存在一条统一长度的路径。值得注意的是，最终同步的检验条件比检验强连通性要复杂：强连通性只需要保证在任意一对顶点之间都存在一条路径。.三、多个刚性连接服务台的排队网络的模型简化.研究了包含多个刚性连接服务台的排队网络，分析了具有随机故障情况下，稳态下周期时间的等价条件，引入了一种近似的等效集结方法，以简化网络的结构，揭示了网络化DEDS的事件时序性能对系统结构和参数显式依赖关系。基此可给出系统稳定的参数化条件，为进一步研究系统的控制和优化问题提供基础。相比于已有的方法，我们的等效集结方法，不依赖于服务台的集结顺序，并且明显提高了近似的精度。.四、制造业中的事件调度与节能.以一类制造系统节能生产为背景，研究了生产调度中事件时序与能耗之间的相互作用关系，建立了生产过程系统总能耗的仿真模型，并以序优化为框架，提出了一种基于仿真的系统能效优化设计方法。.五、资源约束下的网络拓扑重构.研究了通过增加可重构节点团来保证网络化系统二连通的最小代价拓扑重构条件。进而提出了混合网络重构方法。与现有方法相比，在保证重构网络的连接可靠性的同时，有效了缩短异常事件发生时的节点报警事件传输延迟。