基于加权自动机的离散事件系统的不透明性和可诊断性研究
批准号:
62103344
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
赖爱文
依托单位:
学科分类:
控制理论与技术
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
赖爱文
中文摘要
在离散事件系统中,不透明性和可诊断性是两个被广泛研究的重要热点问题。不透明性是一种机密性属性,它捕获是否可以向入侵者透露系统的秘密。可诊断性要求任何故障的发生可以在有限的延迟内被检测到。本项目研究由加权自动机建模的时间离散事件系统的不透明性和可诊断性验证问题。在不透明性框架下,研究加权自动机的当前状态不透明性和初始状态不透明性。通过构建观测器和初始状态观测器,给出当前状态不透明性和初始状态不透明性的判据;在可诊断性框架下,研究加权自动机的K-可诊断性和T-可诊断性。通过构建诊断器和验证器,给出不同计算复杂度的K-可诊断性判据;探讨T-可诊断性和K-可诊断性之间的关系;对于可诊断的系统,用代数方法确定故障被检测到所需要的最大时间。本项目补充和完善离散事件系统不透明性和可诊断性的研究,并为许多实际系统的不透明性和可诊断性判定提供重要的理论依据。
英文摘要
In discrete event systems, opacity and diagnosability are two significant hot issues that have been widely studied. Opacity is a confidentiality property that captures whether the secrets of a system can be disclosed to an intruder. Diagnosability requires that the occurrence of any fault can be detected within a finite delay. This project studies the opacity and diagnosability verification problems for time discrete event systems modeled by weighted automata. Under the framework of opacity, the current-state opacity and initial-state opacity for weighted automata are studied. By constructing an observer and an initial-state observer, the criteria for verifying the current-state opacity and initial-state opacity of a weighted automaton are given. Under the framework of diagnosability, the K-diagnosability and T-diagnosability for weighted automata are studied. By constructing a diagnoser and a verifier, the criteria for checking K-diagnosability of different computational complexity are given. The relationship between T-diagnosability and K-diagnosability is explored. For a K-diagnosable system, the maximum time required for any fault to be detected is determined using an algebraic approach. This project supplements and improves the research on opacity and diagnosability for discrete event systems, and provides an important theoretical basis for determining the opacity and diagnosability of many real-world systems.
本项目围绕加权自动机在离散事件系统中的不透明性与可诊断性问题,进行了深入的研究。主要目标是基于加权自动机模型,提出新的不透明性与可诊断性判据,开发相应的算法和验证方法,并探讨其在系统安全性、故障检测与诊断中的应用。研究内容包括加权自动机的当前状态不透明性、初始状态不透明性、K-可诊断性和T-可诊断性。项目提出了基于结构优化的当前状态与初始状态不透明性判据,并利用代数方法研究了加权自动机的可诊断性,提出了K-可诊断性和T-可诊断性的判定方法。此外,还探讨了-可诊断加权自动机中的故障检测最大时间,并揭示了-可诊断性与-可诊断性之间的关系。项目取得了较好的成果,发表了9篇学术论文,其中包括4篇期刊论文和5篇会议论文,主要成果如下:(1)安全性与不透明性分析:提出了增强的初始和最终状态不透明性及其变体,以及概率当前状态不透明性,为系统安全性提供了新的理论支持,优化了不透明性验证过程并分析了复杂性。(2)诊断性与表现性:在非歧义最大加权自动机研究中,提出了新的诊断性与时间诊断性算法,研究了间歇性故障表现性,通过多项式时间算法有效降低了系统的传感器需求与部署成本,提高了故障诊断效率。(3)初始和最终状态可检测性:针对初始和最终状态可检测性问题,提出了I-标记观察器、自我组合技术及检测器验证器,给出了可检测性的必要和充分条件,为提高系统的状态监控能力和优化诊断策略提供了理论依据。(4)延迟与扩展可检测性:提出了延迟可检测性((k1, k2)-可检测性)模型,基于事件观测的验证算法为处理具有时间延迟的系统提供了有效解决方案。本项目深化了对加权自动机模型的理解,提出了创新性的理论与方法,提供了理论基础和技术工具,丰富了加权自动机的理论体系,并为实际工程中的故障诊断与安全保障提供了可行的解决方案,具有重要的科学意义和应用价值。
国内基金
海外基金