Petri网系统的状态与行为监督控制器设计

This project focuses on the Petri nets with uncontrollable/unobservable events and aims to propose efficient solutions to solve controller design problems in Petri nets. It would investigate both the controller existence problem and the controller synthesis issue for state and behavioral control demands. (1) For the state control demand, efficient algorithms based on structural analysis and linear algebra will be proposed to determine the convertibility of the initial control demand. Afterward an algorithm with polynomial complexity will be applied to.transform the demand, if convertible, into a compiled Petri net controller. (2) For behavioral control demands, they are first complied into closed-loop systems in polynomial time. The controller existence problem will be solved by the state compression method, hence the controller, if exists, can be obtained by the compressed state graph analysis. The object of this project is to establish theories and mythologies for both the state and behavioral supervisory control issues in Petri nets as well as to propose algorithms with low computational complexity and wide applicability to determine the controller existence and controller synthesis problems. By this project both computational and structural complexities in Petri net controller design issues can be reduced, while the applicability of the supervisor control strategy as well as the controller design strategy will be further extended.

本项目拟以包含不可控制与不可观测事件的Petri网模型为研究对象，研究并提出Petri网系统控制器设计的理论与方法。本项目拟开展针对以下问题的研究：(1)Petri网状态约束控制器设计问题。探索基于约束转换的状态约束控制器设计相关理论与方法，实现状态约束控制器的存在性高效判定，并通过基于结构分析与线性代数的约束转换策略高效求解复杂系统的状态约束控制器；(2) Petri网行为约束控制器设计问题。通过基于系统结构的分析和状态压缩策略，实现对复杂系统的行为约束控制器的存在性的高效判定和控制器求解。本项目期望通过研究并建立Petri网状态与行为控制器设计相关理论与方法，提出具有更高效率和更广适用范围的控制器存在性判定算法与控制器设计算法，降低自动控制系统中求解状态与行为监督控制器所需的计算复杂度和控制器结构复杂度，并拓展相应的控制器设计算法的应用范围。

本项目针对包含不可控制与不可观测变迁的Petri网系统模型中状态与行为约束监督控制器的设计策略开展研究。项目执行期间，按计划的时间节点顺利开展研究工作，取得的主要进展包括：（1）包含不可控变迁的一般Petri网许可标识集的计算理论与方法；（2）部分可观Petri网的状态估计理论与方法；（3）标识Petri网的状态预测算法；（4）离散事件系统的故障主动诊断理论与方法；（5）时间加权标识图资源优化算法；（6）时间标识图的攻击防护策略。..整个项目进展情况良好，按照研究任务预定计划有序进展，基本达到了预期研究目标，对关键性科学问题的研究工作取得了较为满意的研究结论，并取得了较为丰富的研究成果。同时，在研究过程中发掘出不少值得继续深入研究的新内容及方向，部分问题已经陆续展开了相关研究工作。整体项目达到了预期科研目标，完成了预期科研任务，并且为后续进一步的深化及拓展科研方向做出了扎实的铺垫。