一种离散事件系统故障诊断方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及人工智能控制领域，更具体地，涉及一种离散事件系统故障诊断方法。
【背景技术】
[0002] 离散事件系统，也称之为离散事件系统或离散事件动态系统。随着科学技术的发 展，自动化水平的逐步提高，大型电网、通信网络、智能控制设备等都使用了庞大且复杂的 离散事件系统。区别于传统的连续系统，离散事件系统的状态不随时间的变化而连续变化， 而是在一些离散时间点上由于某种动作或者事件的驱动而发生变化。因此，它的数学模型 往往很难用数学方程来表示。
[0003] 然而离散事件系统的故障诊断是具有深刻意义的，一方面，现实的系统往往是动 态运行的，动态系统经过量化后可以由离散事件系统近似地表示；另一方面，静态系统的故 障诊断研宄已经十分成熟，而离散事件系统的各个状态接近于静态系统，因此可以有效地 利用静态系统的研宄成果。
[0004] 离散事件系统故障诊断的目的是根据系统模型以及可观察事件，对系统中即将发 生的故障事件进行诊断。高效而准确地诊断系统发生的故障事件能够使技术人员及时发现 并定位故障，帮助维护系统的安全。但是，在离散事件系统的故障诊断中，随着系统状态的 增多，诊断空间的增长，导致计算复杂度增加，诊断效率较低。这是限制其广泛应用的一个 重要因素。
[0005] 针对离散事件系统的诊断方法主要包括以下三个步骤：（1)使用自动机等方法为 系统建模，通过其内部联系刻画出系统的正常和故障行为；（2)利用传感器等工具监测系 统，获得系统运行中发生的观测事件序列；（3)找出系统所有可能的行为轨迹，通过该轨迹 得到系统的故障元件和故障原因。
[0006] 在以上诊断方法的基础上，该领域的研宄人员提出了各自的研宄理论：
[0007] Reiter和de Kleer的方法是根据系统行为和观察集的理论，将与观察一致的（极 小）故障部件集视为诊断。但是对于离散事件系统而言，系统的变化是由动作或者事件引 起的，所以需要将动作和事件的发生作为系统的诊断。Sampath等人通过建立有限状态自 动机模型和特征化诊断为可达分析问题来诊断离散事件系统。为了表示系统组件之间的 交互关系，有些学者进一步提出了通讯自动机的概念，以更好地描述离散事件系统。之后 Console等人又提出了利用进程代数进行建模诊断的方法，Aghasaryan等人介绍了特别适 用于并发系统的Petri网建模方法。另一方面，离散事件系统可以利用人工智能的动作和 变化理论进行诊断。McIlraith和Iwan提出使用演绎计划来生成诊断，而Baral等人建议 使用逻辑编程和回答集编程。随着产生观察集策略的算法发展，离散动态系统诊断的研宄 得以持续。然而，要产生这样的诊断是相当消耗时间的。在Grastien和Rintanen发现诊断 可以约简为寻找路径问题后，离散事件系统的诊断又引起了学者们的兴趣。另外，Grastien 和Cordier在离散事件系统的在线诊断方面，还研宄了增量诊断及可诊断性的问题。赵相 福等也研宄了离散事件系统诊断的在线诊断问题和不完备系统模型下的诊断问题。
【发明内容】
[0008] 本发明为解决以上现有技术的缺陷，提供了一种离散事件系统故障诊断方法。该 方法首先获取各个元件的观察事件序列，然后通过故障系统模型获取与各个元件观察事件 序列关联的故障事件，再对关联故障事件的故障序列进行剪枝处理，在以上基础上，根据经 过剪枝处理的故障序列，进行故障诊断。上述过程中，只利用关联度高的故障事件进行故障 诊断，可将大部分故障事件排除在诊断之外，本方法的计算复杂度低，同时其诊断效率相对 现有技术而言，得到较大的提高。
[0009] 为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
[0010] 一种离散事件系统故障诊断方法，包括以下步骤：
[0011] SI.建立故障系统模型，并从观察集获取系统各个元件的观察事件序列，根据各个 元件的观察事件序列，通过故障系统模型，获取、记录与各个元件观察事件序列相关联的故 障事件；
[0012] S2.枚举各个元件关联故障事件可能的故障序列，应用剪枝规则，对各个元件可能 的故障序列进行剪枝处理；
[0013] S3.判断经过剪枝处理的故障序列是否与相应元件的观察事件序列相符，若相符 则将此故障序列以及相应元件作为诊断结果进行输出。
[0014] 优选地，为了能够使诊断的结果更加的精确，步骤S2中，对与各个元件不关联的 故障事件可能的故障序列进行枚举，同时应用剪枝规则，对不关联故障事件可能的故障序 列进行剪枝处理。
[0015] 优选地，为了能够获取关联度最高的故障事件进行下一步的处理，步骤Sl中，需 要对关联的故障事件进行一次或多次更新，所述更新具体如下：获取与各个元件观察事件 序列相关联的故障事件之后，记录各个元件在一定时间间隔内产生的观察事件序列，并根 据该观察事件序列，通过故障系统模型对关联的故障事件进行更新。
[0016] 优选地，所述故障系统模型SD包括全局连接图G和元件状态自动机图Σ A ;
[0017] 其中 SD = G U ΣΑ，6 = SComps U SConnect，SComps 为元件的集合，SConnect 为各个元件之间的连接关系集合，ΣΑ= {Ai，i e SComps}，Ai为元件状态自动机，即ΣΑ 为所有元件状态自动机集合。
[0018] 优选地，元件状态自动机由一个四元组（Qi, Ei, 表示，其中Qi为元件状态集 合，Ei为元件事件集合，Ti为变迀集合，Qpqcii为初始状态。
[0019] 优选地，所述元件事件集合括四个子集合N i、Fi、Oi、Ci;
[0020] 其中Ni为正常事件子集合，若事件nie Ni在元件上发生，元件改变它内部的状 态；
[0021] Fi为故障事件子集合，若事件f i e F i在元件上发生，元件进入故障状态，故障标签 为
[0022] Oi为可观察事件子集合，若事件〇 # Oi在元件上发生，该事件可由系统检测得 到；
[0023] Ci为通信事件子集合，若事件c iG C i在元件上发生，该事件至少会影响一个其他 元件。
[0024] 优选地，所述观察集为一个三元组序列（Ci，ei，ti)，其中C i为元件名称， Cie SComps，e 可观察事件，e # 〇 P &表示可观察事件e i发生的时间。
[0025] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：