离散系统1解析

▪ 在这类人造系统中，对系统行为进程起决定作用 的是一批离散事件，而不是连续变量，所遵循的 是一些复杂的人为规则，而不是物理学定理。
▪ 正是基于对这类人造系统行为和性能研究的需要， 推动着离散事件系统理论的形成和发展。
▪ DEDS的称谓，首先是由哈佛大学Y. C. Ho教授 在1980年前后引入的。
▪ 柔性制造系统是综合计算机数控技术、机器人技 术和计算机硬软件技术的一类先进加工系统。 FMS能够按照所要求的工件品种混合比来同时加 工多种不同工件，能适应小批量多品种加工任务， 对加工过程中的频繁切换具有高度灵活性。在被 称谓21世纪自动化工厂模式的计算机集成制造系 统CIMS中，FMS是不可缺少的单元。
离散事件系统 与混杂系统介绍
1、离散事件动态系统
连续变量动态系统
在传统的系统与控制领域中，主要研究对象是 一类本质上属于物理世界范畴的连续变量动态系 统，简称CVDS。其动态过程服从于物理学定理， 如电学、力学、热学等，或者服从广义物理学定 理，如经济学、生态学、社会学等。其数学模型 可以表示为传统意义下的微分方程或差分方程。
▪ 1离散事件驱动 ▪ 2基于一定的运行规则（通常是人为规则） ▪ 3事件导致系统状态变化
离散事件 discrete event
▪ 离散事件是导致DEDS状态变化、跃变和触发新 离散事件的唯一因素，也即离散事件是驱动系统 状态演化的基本因素
▪ 其发生时刻是异步的和非约定的，即发生时刻由
系统的演化过程所决定。
▪ 基于FMS的DEDS模型，可用来确定对待加工工件的排序， 分析加工过程的加工节奏，避免出现FMS的阻塞现象， 优化配置各个缓冲区的容量，以及优化系统的生产率等。
▪ 对于FMS的详细建模，不同的建模方法得到不同的表述 形式，在今后的课程中，将给出petri nets和自动机模型 下的建模。
2、混杂系统
▪ 目前，DEDS是国际学术界的一个研究热门，有 专门的学术期刊，如DEDS theory & app，IEEE 期刊和会议中也有专门的session。大约有200多 位国际著名的学着活跃于这一领域。
特点
▪ 严格的说，目前对于DEDS还没有统一的 定义。
▪ 一般来说，DEDS是由离散事件驱动，并 由离散事件按照一定运行规则相互作用， 来导致状态演化的一类动态系统。
▪ 对DEDS的研究即是确定事件交互影响所导致的
系统状态的演化过程，常见的控制即是禁止不期 望事件的发生或使事件按照期望的顺序发生。
CVDS与DEDS的比较
▪ DEDS的状态只能在离散时间点上发生跃变，在 DEDS中，状态演变是由事件驱动的，即仅仅在 事件发生的瞬时，状态才能发生跃变，其它时刻 保持不变。这是一种固有的不连续属性，与 CVDS中时间离散化有着本质的区别。
DEDS模型
运筹学
系统与控制理论
建模和分析方法
▪ 排队论和网络方法 ▪ 摄动分析方法
▪ 有限自动机和形式语言方法 ▪ Petri net方法
▪ 极大极小代数方法 ▪ 有限递归过程方法 ▪ 仿真方法等 ▪ 其中，有限自动机模型和petri net模型将在以后
的课程中介绍。
一个DEDS例子
▪ 柔性制造系统，FMS是最典型的DEDS的应用例 子
混杂系统概述
▪ 一、混杂系统研究的发展和现状 ▪ 二、混杂系统的定义、特点和分类 ▪ 三、混杂系统的建模 ▪ 四、混杂系统稳定性研究概况 ▪ 五、混杂系统综合研究概况
一、混杂系统研究的发展和现状
▪ 发展历史： 混杂系统理论的最早文献可以追溯到Witsenhausen于1966年IEEE
▪ 通常，FMS的组成可 用下图示例：
缓存1
加工中心1 ... 缓存n
加工中心n
自动物料传送系统
自动仓库
▪ 一个FMS由4个基本组成部分： ▪ 1由不同类型机床组成的加工中心； ▪ 2物料自动传送系统； ▪ 3计算机控制单元； ▪ 4分布于各个加工中心前的缓冲区。
▪ FMS是个典型的DEDS系统，在FMS中，各个加工中心对 各类工件的加工活动成为系统的状态，由工件和加工中心 组成系统的资源，资源的投入或者释放组成系统的离散事 件。表征系统加工活动的状态的跃变，由待加工工件的到 达和机床的完成加工等事件所驱动。显然，状态演化过程 中，状态跃变时刻将呈现出异步性，而系统演化则由离散 事件的相互作用所决Байду номын сангаас。
▪ 混杂系统，或混合动态系统，hybrid dynamic system, HDS, 是在离散事件系统DEDS研究领域中出现的正在形 成和发展的一个新增长点。HDS的提出，具有很强的工 程背景，本质上是现代计算机等数字技术渗透到连续制造 和连续处理系统的产物。对于HDS，至今的定义仍不完 善，直观的说，HDS可理解为同时包含有相互作用的离 散事件过程和连续变量过程的一类动态系统，离散事件过 程需要采用逻辑类型的模型来建模并服从于离散事件系统 的演化机制，连续变量过程需要采用微分或差分方程形式 的模型来建模并服从于连续变量系统的运动规律，而两者 的交互作用按照具体问题有着多种的类型和复杂的机理。 以下，先简要介绍混杂系统的一般性概念，在今后的课程 中，将具体介绍HDS的一些具体建模手段和分析控制方 法。
对于这类系统的建模、分析、控制和优化的 研究，已经相对成熟。
离散事件动态系统
▪ 与CVDS有着重要区别的是，离散事件系统 （Discrete Event Dynamical Systems, DEDE， 有时也简称离散事件系统，DES）其本质上是一 类人造系统。
▪ 对DEDS的研究起始于1980年前后，在那个时期， 随着信息处理技术、计算机技术和机器人技术等 的完善和广泛应用，其典型例子如柔性生产线或 装配线、大规模计算机和通信网络、空中或机场 交通管理系统、军事指挥C3I系统等。
▪ DEDS的状态变化是异步的和并发的。即状态变 化在时间轴上是异步排列的。此外，多个事件同 时发生，这个就是并发性。
▪ DEDS存在不确定性。 ▪ DEDS通常不能由传统的微分方程或差分方程来
描述，而需要一些特定的建模和分析工具。
DEDS模型与运筹学、系统与控制理论、人工 智能的关系
人工智能和 自然语言基础