专利名称：一种离散事件系统的反向遍历诊断方法
一种离散事件系统的反向遍历诊断方法技术领域
本发明专利涉及一种离散事件系统的反向遍历诊断方法，尤其涉及一种离散事件系统的动态诊断方法，属于模型诊断技术领域。
背景技术：
离散事件系统基于模型的诊断自20世纪90年代中期Sampath等人具有开创意义的研究以来，受到越来越多研究和工程人员的重视，成为基于模型诊断领域的一个热点研究课题，取得了许多的研究成果和应用。特别是最近几年，在Al，JAIR，IJCAI, AAAI, ECAI 等人工智能国际权威顶级杂志及会议上，发表了许多DESs基于模型诊断的论文。另外，欧美一些国家从九十年代初期开始每年举行一次诊断原理会议(DX)中，最近几年也有许多关于离散事件系统基于模型诊断的论文。在大规模离散事件系统如电力传输网络，大型通讯网络等也已经取得了成功的应用；如大型VHDL程序的故障检测与定位，大型异步离散事件系统的诊断，网络通讯故障诊断，汽车故障诊断，燃气轮机监控等。
关于离散事件系统的诊断研究，现在主要有美国密歇根大学Lafortune教授等主要从监控理论研究离散可诊断性等问题；法国雷恩大学Cordier教授等主要研究在线增量诊断及可诊断性问题；意大利布雷西亚大学Lamperti教授等主要研究主动系统诊断问题 (后验及在线诊断)；加拿大多伦多大学Wonham教授等主要从全局一致性研究分布式诊断问题；澳大利亚国立大学的一些学者也在研究增量诊断及可诊断性分析的新方法。
离散事件系统的模型故障诊断方法在大型工业系统、航天系统的系统监控和故障处理方面有着广泛的应用，扩展的诊断方法可以应用于软件编译和故障处理等方面。本发明专利涉及一种离散事件系统的反向遍历诊断方法。发明内容
本发明的主要目的提供一种离散事件系统中反向遍历的诊断方法，实现对离散事件系统的动态诊断，本方法中设计了合理的传感器选择位置，同时也给出了适合动态诊断的合理时间窗口，最后给出离散事件的反向遍历诊断方法。
结合附图，说明如下
一种离散事件系统中反向遍历的诊断方法，至少包括如下步骤
步骤I :根据系统中元件的行为模式及元件间的关系，建立系统的模型自动机；
步骤2 :在系统中选择合适位置，加入便于诊断所需的传感器，监控系统中相应位置的行为模式；
步骤3 :对所有的传感器，建立每个传感器在系统中监控部件的自动机，并结合系统的模型自动机合成系统观测自动机；
步骤4:根据最大传输延迟的相关性质，设计仅满足在线诊断需要的时间窗口，使得实际发出的观测能够按照实际顺序及时处理；
步骤5 :系统运行后，在每个时间窗口内根据当前状态和观测，用自动机的反向遍历方法进行诊断。
所述的步骤2选择合适位置至少包括
步骤a :根据系统中部件间的连接结构，给出所有候选位置；
步骤b :对于所有的候选位置，结合每个候选位置对应元件的复杂程度，给出每个位置对应元件的复杂权重和每个位置加入传感器的成本权重；
步骤c :结合成本权重和复杂权重给出加入传感器的位置。
所述的步骤4根据最大传输延迟的相关性质，设计仅满足在线诊断需要时间窗口的方法至少包括
步骤d :对于每个传感器，在系统测试运行时，给出每个传感器相应的传输延迟；
步骤e :选择所有传输延迟中最大的传输延迟，为系统的时间窗口 ；
步骤f :在每个时间窗口内都可以接收到每个传感器在此时间窗口内发出的监测状态，进而可以进行在线诊断；
所述的步骤5基于反向遍历的诊断方法至少包括
步骤g :根据当前时间窗口内的观测和自动机间的转移关系，进行反向遍历；
步骤h :在反向遍历到当前状态的前一状态时，检查此状态是否到达初始状态或中间状态，如果没有到达，转步骤g ;
步骤i :步骤h中反向遍历得到的状态如果为初始状态，则给出相应路径及其故障信息；如果为中间状态，则根据此中间状态给出相应的路径及其诊断信息，最后并将此窗口内得到的观测和诊断信息加入到中间状态列表；
步骤j :如继续诊断，转步骤g，进行下一时间窗口中观测的诊断；否则，退出。
本发明的有益效果
本发明将提高离散事件系统的诊断效率，显著提高其实用性，也可作为开展从混合系统到纯粹的连续动态系统的基于模型诊断研究的基础，丰富和发展离散事件系统基于模型诊断的理论与方法。
图I为本发明结构示意图2为本发明流程示意图3为反向遍历诊断流程示意图4为离散事件系统科研中典型的水箱实例；
图5为合理的时间窗口示意图6为离散事件系统的观测自动机模型。
具体实施方式
以下通过具体的实施例和附图对本发明做详细的说明
参见图I和图2，一种离散事件系统的反向遍历诊断方法，其步骤包括
步骤I :根据系统中元件的行为模式及元件间的关系，建立系统的模型自动机；
步骤2 :在系统中选择合适位置，加入便于诊断所需的传感器，监控系统中相应位置的行为模式；
步骤3 :对所有的传感器，建立每个传感器在系统中监控部件的自动机，并结合系统的模型自动机合成系统观测自动机；
步骤4:根据最大传输延迟的相关性质，设计仅满足在线诊断需要的时间窗口，使得实际发出的观测能够按照实际顺序及时的处理；
步骤5 :系统运行后，在每个时间窗口内根据当前状态和观测，用自动机的反向遍历方法进行诊断。
具体地，在本实施例中，系统流程图如图2，对要进行诊断的系统，首先建立系统模型自动机；选择合适位置加入便于诊断所需的传感器，并根据传感器间的同步事件建立系统观测自动机；参考系统的最大传输延迟的相关性质设计时间窗口。然后，根据时间窗口的长度，周期的得到系统的观测序列和状态。随后，如当观测序列发生改变时，根据当前时间窗口内的观测和自动机间的转移关系，进行反向遍历，检查反向遍历得到的前一状态是否为初始状态或中间状态。如果为初始状态，则给出相应路径及其故障信息；如果为中间状态，则根据此中间状态给出相应的路径及其诊断信息。此时如果得到诊断信息，将此窗口内得到的观测和诊断信息加入到中间状态列表，完成当前窗口观测的诊断。否则继续反向遍历前一状态，进行下一状态的检查，直到完成诊断。
所述的步骤2选择合适位置至少包括
步骤a :根据整个系统中部件间的连接结构，给出所有候选位置。如图4所示，候选位置为 S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8 ；
步骤b :对于所有的候选位置，结合每个候选位置对应元件的复杂程度，给出每个位置对应元件的复杂权重和每个位置加入传感器的成本权重。对于图4中候选位置的复杂权重和成本权重分别为0，1，1，1，1，1/2，2，2和1，1，2，2，2，1，2，2 ；
步骤c :结合成本权重和复杂权重给出加入传感器的位置。对于以上给出的复杂权重和成本权重，由复杂权重/成本权重得到综合权重分别为0，1，1/2，1/2，1/2，1/2，1，I。 所以选择S2，S7, S8位置加入传感器；
所述的步骤4设计仅满足在线诊断需要时间窗口的方法至少包括
步骤d :对于每个传感器，在系统测试运行时，给出每个传感器相应的传输延迟。 如图5所示，S2, S7, S8对应的传输延迟时间分别为on，O12, O13 ；
步骤e :选择所有传输延迟中最大的传输延迟，为系统的时间窗口。如图5所示， 选择O13对应的时间h为时间窗口 ；
步骤f:在每个时间窗口内都可以接收到每个传感器在此时间窗口内发出的监测状态，进而可以进行在线诊断。如图5所示每个时间窗口中都可以接收到传感器相应观测。
所述的步骤5基于反向遍历的诊断方法至少包括
步骤g:根据当前时间窗口内的观测和自动机间的转移关系，进行反向遍历。如图5所示，设当前观测为{lowp, absco, lowta},则反向遍历的前一状态为{nrmp, absco, nrmta}；
步骤h :在反向遍历到当前状态的前一状态时，检查此状态是否为初始状态或中间状态。如图6所示,反向遍历的前一状态为{nrmp, absco, nrmta},判断此状态是否到达中间状态或初始状态。如果没有到达，转步骤g;
步骤i :步骤h中反向遍历得到的状态如果为初始状态，则给出相应路径及其故障信息；如图6所示，路径{nrmp, absco, nrmta}-> {lowp, absco, lowta}为系统的运行轨迹, 并在此路径上得到当前窗口时间内观测对应的诊断信息；如果为中间状态，则根据此中间状态给出相应的路径及其诊断信息。如图6所示,假设路径{nrmp,absco,nrmta}-〉{lowp, absco, lowta}为系统从前一中间状态到当前观测窗口内得到观测的运行轨迹，根据中间状态对应的诊断信息和在此路径上对应的诊断信息，得到当前窗口内观测到状态对应的诊断信息。最后，将此窗口内得到的观测和诊断信息加入到中间状态列表。
步骤j :如继续诊断，转步骤g，进行下一时间窗口中观测的诊断；否则，退出。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种离散事件系统的反向遍历诊断方法，其特征在于至少包括如下步骤 步骤I:根据系统中元件的行为模式及元件间的关系，建立系统的模型自动机； 步骤2 :在系统中选择合适位置，加入便于诊断所需的传感器，监控系统中相应位置的行为模式； 步骤3 :对所有的传感器，建立每个传感器在系统中监控部件的自动机，并结合系统的模型自动机合成系统观测自动机； 步骤4 :根据最大传输延迟的相关性质，设计仅满足在线诊断需要的时间窗口，使得实际发出的观测能够按照实际顺序及时处理； 步骤5:系统运行后，在每个时间窗口内根据当前状态和观测，用自动机的反向遍历方法进行诊断。
2.根据权利要求I所述的一种离散事件系统的反向遍历诊断方法，其特征在于所述的步骤2选择合适位置至少包括 步骤a :根据系统中部件间的连接结构，给出所有候选位置； 步骤b :对于所有的候选位置，结合每个候选位置对应元件的复杂程度，给出每个位置对应元件的复杂权重和每个位置加入传感器的成本权重； 步骤c :结合成本权重和复杂权重给出加入传感器的位置。
3.根据权利要求I或2所述的一种离散事件系统的反向遍历诊断方法，其特征在于所述的步骤4根据最大传输延迟的相关性质，设计仅满足在线诊断需要时间窗口的方法至少包括 步骤d :对于每个传感器，在系统测试运行时，给出每个传感器相应的传输延迟； 步骤e :选择所有传输延迟中最大的传输延迟，为系统的时间窗口 ； 步骤f:在每个时间窗口内都可以接收到每个传感器在此时间窗口内发出的监测状态，进而可以进行在线诊断。
4.根据权利要求3所述的一种离散事件系统的反向遍历诊断方法，其特征在于所述的步骤5基于反向遍历的诊断方法至少包括 步骤g :根据当前时间窗口内的观测和自动机间的转移关系，进行反向遍历； 步骤h :在反向遍历到当前状态的前一状态时，检查此状态是否到达初始状态或中间状态，如果没有到达，转步骤g; 步骤i :步骤h中反向遍历得到的状态如果为初始状态，则给出相应路径及其故障信息；如果为中间状态，则根据此中间状态给出相应的路径及其诊断信息，最后并将此窗口内得到的观测和诊断信息加入到中间状态列表； 步骤j :如继续诊断，转步骤g，进行下一时间窗口中观测的诊断；否则，退出。
全文摘要
本发明涉及一种离散事件系统的反向遍历诊断方法，属于模型诊断技术领域。首先建立系统模型自动机；选择合适位置加入便于诊断所需的传感器，参考系统最大传输延迟的相关性质设计时间窗口。然后，根据时间窗口的长度，周期得到系统的观测序列和状态。随后，如当观测序列发生改变时，根据当前时间窗口内的观测和自动机间的转移关系，进行反向遍历，反向遍历得到前一状态的信息。如果为初始状态，则给出相应路径及其故障信息；如果为中间状态，则根据此中间状态给出相应的路径及其诊断信息。此时如果得到诊断信息，将此窗口内得到的观测和诊断信息加入到中间状态列表，完成当前窗口观测的诊断。否则继续反向遍历前一状态，直到完成诊断。
文档编号G05B13/04GK102929149SQ20121044431
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者张立明, 欧阳丹彤, 赵毅, 李占山, 白洪涛, 张永刚, 于海鸿, 李河, 刘杰, 董旭初 申请人:吉林大学