[发明专利]一种存在通信延时的离散事件系统分布式监督控制方法

说明书

技术领域

本发明属于离散事件系统的控制理论领域，涉及一种存在通信延时的离散事件系统分布式监督控制方法。

背景技术

离散事件系统常见于通信、交通等公共服务设施，机械、电子等各种离散型生产加工过程，多级管理/控制系统、计算机信息处理等重要技术领域。近年来，通信网络和嵌入式技术的快速发展，使得依靠通信来协同工作的多模块系统遍布于工程领域(当然包括离散事件系统)，称之为分布式系统；这些分布式系统中的传感器，执行器等大多分布在不同的地理位置上，使得系统的管理，控制器的设计和实现变得更加困难。为了克服这些问题，研究者们引入了分布式控制方法：为每个模块设计控制策略，依靠模块间通信来满足全局的性能要求，分布式控制结构如图1所示。分布式控制方法使得系统有较高的稳定性和易维护性，因此，研究离散事件系统分布式控制方法具有重要的研究价值。

目前，控制器局部化方法是研究离散事件系统分布式控制问题的主要方法之一：研究如何设计分布式控制器，依靠控制器间的通信来使得闭环系统满足给定的性能要求。现有对控制器局部化算法的研究，假定控制器间的通信延时为零，主要考虑如何系统地设计分布式控制器使得系统的总特性最优(本发明中最优均指系统总特性最大限度地满足性能要求)且系统非阻塞运行。通常情况下，要实现对被控对象的控制，首先要用传感器检测被控对象中发生的事件；然后将用有限自动机表示的控制策略转换为PLC、嵌入式设备等工业控制器所能执行的控制策略；最后依靠控制器之间的通信来决定执行机构的动作。而控制器之间的通信需要由光纤、无线电波等通信介质来实现，不同的通信介质具有不同的传输速率和稳定性，从而决定了不同的成本。因此，研究存在延时的离散事件系统分布式监督控制器的设计方法，对节约资源、减少成本具有重要的现实意义。

目前对离散事件系统存在通信延时的分布式控制问题的研究主要集中在：如何设计通信协议(包括通信信息量最少，通信延时有界或无界等问题)，使得系统满足给定要求等问题。但均没有考虑到每个通信事件的延时界限，因此严重的影响了离散事件系统的控制方法的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种存在通信延时的离散事件系统分布式监督控制方法，该方法可以实现通过各通信事件的延时界限及各分布式控制器对离散事件系统的控制。

为达到上述目的，本发明所述的存在通信延时的离散事件系统分布式监督控制方法包括以下步骤：

1)构建离散事件系统中各个组件模型的自动机模型G_i＝(Q_i，∑_i，δ_i，q_i，0，Q_i，m)，其中，Q_i为所述离散事件系统的状态集合，∑_i为所述离散事件系统中所有事件的集合，δ_i为所述离散事件系统的状态转移关系，q_i，0为所述离散事件系统的初始状态，Q_i，m为所述离散事件系统的标识状态集合，根据各组件模型得到所述离散事件系统的整体模型G，并通过状态列表State_list表示自动机模型的状态转移关系；

2)获取通信延时为零时各组件模型的分布式控制器LOC_i，并将一个分布式控制器LOC_i中导致状态转移，而不在该分布式控制器LOC_i对应的组件模型中发生的事件，记作通信事件；

3)获取每个通信事件的延时界限，则当各通信事件在延时界限范围内时，所述离散事件系统的总特性最优且非阻塞；

4)根据各通信事件的延时界限及各分布式控制器完成对所述离散事件系统的控制。

步骤1)中的状态列表State_list包括三个列，其中，第一列存储源状态，第二列存储事件，第三列存储目标状态，状态列表State_list中每一行的三个元素构建了<源状态，事件，目标状态>的三元组，其中，源状态代表当前离散事件系统所在的状态，事件代表在当前状态下能够发生的事件，目标状态代表在当前状态下如果事件发生，离散事件系统将达到的下一个状态；当在一个源状态下有j个事件发生，且j＞1，则在列表中需要j行来表示，即第一行表示<源状态，事件1，目标状态1>，第二行表示<源状态，事件2，目标状态2>，……，第j行表示<源状态，事件j，目标状态j>。