动态系统故障的混杂传播特征及建模方法

动态系统的故障传播过程是由离散事件、连续特性及其相互作用共同驱动的,具有显著的混杂特征,为故障规律认知与建模带来了较大的难度。现有研究将故障视为离散随机事件,分析由单元随机故障发生到系统失效的离散故障过程,却忽略了连续特性对故障传播的影响,本质上是对故障混杂传播的工程简化处理,不能真实地描述动态系统的故障规律。首先在分析动态系统故障规律的基础上,给出了离散与连续双维度下的动态系统故障混杂传播的定义,分析了其混杂影响要素以及混杂传播特征;其次,为了完整准确描述混杂特征,借鉴混杂理论在描述离散事件与连续参数相互作用方面的优势,提出了基于随机混杂自动机(stochastic hybrid automata,SHA)的故障混杂传播建模方法;最后通过对某温度控制系统的故障混杂传播过程进行建模和仿真,验证了动态系统故障传播过程中的混杂特征,以及建模方法的可行性。     

一类混杂系统的推广自动机模型及其仿真

通过分析混杂系统的特点,以混杂系统自动机建模理论为基础,结合一种特殊的并行投影结构（Projection Construct）,提出了针对混杂系统的推广自动机模型。该模型着眼于连续状态空间的划分。并行投影结构有效的处理了离散事件动态子系统和连续变量动态子系统之间的接口问题。该方法获得的混杂系统模型由图形的方式表示,简单直观。最后用两个实例介绍了推广自动机模型的建模过程,并借助Matlab环境中的Stateflow工具箱,对模型进行了仿真,结果表明该模型能够很好地解决混杂系统中离散部分和连续部分的同步协调问题。     

混杂系统粒子滤波混合状态估计及故障诊断算法

混杂系统同时包含连续动态特性和离散动态特性,并且两种动态相互作用,使其故障诊断变得更加困难。针对此问题,提出了一种混合系统粒子滤波混合状态估计及故障诊断算法,提高了现有方法的适用范围和诊断效率。针对混杂系统受控迁移、自治迁移和随机迁移等特点,首先利用随机混杂自动机对系统离散状态(包括故障)和连续状态进行统一建模,重点对现有基于扩展卡尔曼粒子滤波的连续估计算法进行改进,支持利用在线监测数据来估计混杂系统各类迁移产生的各种离散和连续状态,最后根据离散状态估计结果快速实现故障诊断。通过对典型非线性混杂系统的故障诊断,证明了该方法的有效性。     

混杂系统研究综述

混杂系统的提出是由于离散事件系统深入研究和现代工业过程控制的需要，本文综述了混杂系统研究现状和需进一步研究的课题。     

多尺度条件下制造系统的监控器设计——极大代数方法

针对在时间多尺度条件下制造系统同时具有离散和连续事件,经典的极大代数方法已经不能描述连续事件问题,提出了一种基于混杂时间Petri网的建模方法,通过建立一个新型的双子代数系统,把混杂时间Petri网模型转化为极大代数模型.在极大代数模型基础上,借鉴自动机理论和格理论,通过定义保并映射和保交映射等概念,提出了一种监控器设计方法.这样我们可以继续在极大代数框架下研究时间多尺度条件下制造系统的建模和控制.一个简单的示例说明了极大代数方法的有效性.     

基于状态流的一类混杂动态系统仿真方法

针对一类使用离散逻辑算法控制连续状态系统的混杂动态系统,应用Simulink仿真中的建模困难和协调连结问题,提出了利用StateFlow模块为离散逻辑系统建模并加入触发机制的解决方案.介绍了StateFlow的建模方法,以鱼雷采用自动调整提前角导引算法的水平面自导仿真为例,详尽叙述了基于StateFlow实现离散逻辑导引算法的具体步骤,建立了鱼雷水平面自导系统Simulink模型,并对整体混杂动态系统进行仿真计算.算例表明,所建立的仿真方法能有效地解决混杂动态系统仿真过程中的同步协调问题,并且简洁高效.     

生产线混杂系统在MATLAB下的仿真和分析

生产线动态过程显著地表现出连续和离散并存的混杂特征,建立合适的生产线混杂系统模型和分析方法无论从生产安排还是从机床负荷考虑都具有重要意义。提出了生产线的混杂建模及其在MATLAB下的Simulink和Stateflow混合仿真平台构建仿真模型的方法,在此基础上,给出了生产线混杂系统的稳定性分析原理,仿真实例表明研究方法的可行性和有效性。     

混合系统建模、分析与综合:研究进展与展望

包含离散事件和连续时间两种特征的混合系统的研究受到关注 .对混合系统研究成果按照其更强调连续动态抑或离散动态的复杂性 ,从两条不同的研究路线阐述了在混合系统建模、分析与综合领域的研究进展 ,指出了其中的难点问题 ,并对今后的研究作了展望.     

基于ExSpect的复杂离散事件动态系统建模

随着petri理论与应用研究的不断发展，petri网已经成为离散事件动态系统建模和分析的有力工具。采用petri网对复杂离散事件动态系统进行建模和分析，没有一套科学的建模方法指导和有力的软件支持是不可能实现的。介绍了基于Petri网的可执行的规格说明语言Exspect及其软件，提出了基于Exspect的复杂离散事件动态系统建模的方法，并进行了实例研究。     

基于知识的分层事件调度混杂系统仿真策略

仿真策略是仿真学研究的核心问题之一。本文针对一类具有决策功能的混杂系统，提出一种基于知识的分层事件调度仿真策略。通过引入专家系统，建立了决策调度和事件调度的分层智能调度模型，克服了离散事件系统仿真策略缺少决策分析和事件处理缺乏层次的局限性。该策略算法设计简单，易于实现，并且已经在宝钢铁水运输仿真系统中得到实际应用，其有效性得到证明。     

基于自动机的递阶型HDS模型接口设计及其在管控系统中的应用

为了建立制造的管控系统模型,在传统递阶型HDS模型的基础上提出新的模型框架,用双向输出有限自动机理论设计其接口,克服了传统模型不能反映系统的HDS特征及排斥RW控制理论的缺点.在简化的分布式制造管控系统模型设计中的应用,说明了它的实用性和通用性.     

一种面向对象的混合动态系统的仿真环境

面向对象技术和混合动态系统均是当前的研究热点。本文把面向对象的软件技术应用于混合动态系统的仿真环境研究之中 ,设计了面向对象的混合动态系统的仿真环境的软件结构 ,完成了类的构造 ,并在中文Windows95环境下 ,以VisualC 2 .0语言实现之。     

Study of optimal control problems for hybrid dynamical systems

1.INTRODUCTIONHybrid dynamical systems(HDS)include two dis-tinct types of systems,i.e.continuous variable dy-namical system(CVDS)and discrete event dynamicalsystem(DEDS),whichinteract witheach other.Butmost of the systemsinreality are not perfect continu-ous systems,and they consist of continuous subsys-tems and a set of discrete events,one of which canchange the continuous state.So we may investigatethis class of systems based ontheframework of HDS.Because of the extensiveness of H…     

基于Petri网的城市交通控制混合系统模型

城市道路交通信号控制是典型的混合动态系统,既包含连续状态变量又包含离散状态变量.本文归纳研究了信号控制交叉口群的主要构成元素：交通信号控制、交叉口与道路路段,其中交通信号控制与交叉口两个元素属于离散事件动态系统（DEDS）,而道路路段交通流属于连续时间动态系统（CVDS）.然后,应用混合系统建模理论,分别构筑了交通信号控制的petri网模型、交叉口的petri网模型、道路路段交通流的连续系统模型,以及交叉口petri网模型与路段交通流模型之间的接口.该模型具有既能够进行交通控制信号优化与交通阻塞机理解析应用,又便于计算机软件实现的优点.     

二层线性规划模型及其下层极值函数的几种表示

本文在给出层次系统决策过程和讨论两种实际二层线性系统规划模型的基础上，提出了一类具有广泛典型代表性的二层线性系统规划模型。给出了这类二层系统线性规划模型解的两种等价形式和下层极值函数的几种表达式。     

基于马尔可夫过程的k/n(G)系统共因失效分析

利用马尔可夫过程研究了发生共因失效的k/n(G)系统可靠度计算方法。建立了共因失效时部件全部失效和共因失效时多个部件失效这两种情况下,不可修系统和可修系统的马尔可夫模型。分析了系统部分部件属于共因失效组的可靠度计算方法。利用算例验证了所建立的模型的有效性,结果显示,所建立的马尔可夫模型适用范围广,计算方便。     

连续/离散混合型制造系统的生产过程虚拟仿真建模

离散事件仿真建模被广泛应用于制造系统的设计及运行控制,但是很多制造系统兼有离散系统和连续系统的特点。提出一种将离散事件与连续系统结合起来的仿真建模方法,以支持动态展现这类制造系统的生产过程。该方法的主要思想是,主机内部的机构运动主要采用连续系统进行仿真建模,而主机之间的加工顺序则利用离散系统来构建其仿真模型,然后由统一的仿真管理器管理。论文详细描述了虚拟仿真引擎中的仿真时钟推动机制,并用这一方法建立了面向啤酒灌装生产线生产过程的虚拟仿真模型,说明了这一方法的可行性。     

武器装备体系的技术成熟度评估方法

武器装备体系的技术成熟度描述了体系建设的整体技术状态与水平, 在武器装备体系建设管理中是重要的评估与分析内容. 在单项技术成熟度评估的基础上, 建立了装备系统技术成熟度、武器装备体系技术成熟度的评估方法. 通过对武器装备体系技术成熟度评估结果的深入分析, 可以定位体系建设中的瓶颈装备系统与关键技术, 支撑项目管理工作. 所附算例说明了方法的有效性.     

一种C3I系统仿真模型生成方法

C3 I系统是一类复杂的大系统 ,借助模型和仿真手段对其进行研究是最有效的途径 ,但直接建立仿真模型往往极其困难。分析了活动模型和对象Petri网模型在C3 I系统中的应用 ,提出了一种间接生成对象Petri网仿真模型的方法 ,即首先建立活动模型 ,在此基础上生成可执行对象Petri网模型 ,然后对C3 I系统进行仿真。