基于Petri网的工业过程状态监控方法研究

论文摘要

工业过程状态监控是根据工业过程的信号和特征信息,监督过程的运行状态,一旦出现异常状态,迅速查明其原因以及预测可能产生的后果,并且提出合理的处理措施。有效的过程状态监控技术对于提供保障工业生产过程安全、稳定、优化的运行条件具有重要的意义。Petri网由于其很强的知识表达和推理、以及对于复杂系统建模和分析的能力,已经在工业过程故障诊断领域得到了较好的应用。本论文在此基础上,深入研究了基于Petri网的工业过程状态监控的技术方法,获得了一些有益的成果。论文主要工作如下:1、研究了过程状态监控技术中的几个主要的Petri网,包括模糊Petri网、赋时Petri网和混合Petri网,引入面向对象的思想,设计开发了一个具有图形界面的混合Petri网计算机仿真建模工具软件;2、研究了基于模糊Petri网的故障传播与诊断知识表达与推理方法,针对具体的实验装置对象,构建了模糊Petri网故障传播和诊断模型,进行了故障发生和诊断实验;3、在模糊Petri网中加入了时间因素,提出了一类时间模糊Petri网,将其应用于过程异常状态的诊断和预测,建立了异常状态传播与诊断推理算法,针对实例进行了具体的设计和分析;4、提出了基于Petri网状态监控器的工业过程特征状态进化监控方法,讨论了混杂过程特征状态的划分、Petri网特征状态演变模型的建立,以及Petri网特征状态控制器的设计技术;5、研究了具有混杂系统特性的间歇过程异常状态监控问题,采用Petri网状态监控器技术的监控方法,建立了监控系统结构,并对于实例进行了具体的设计和分析;6、研究了工业精馏装置开车过程的监控问题,提出了开车控制任务的划分、控制任务的属性描述,以及基于Petri网的属性建模方法,基于Petri网特征状态监控器,给出了开车过程Petri网监控系统的架构;7、研究了专家系统的Petri网知识库构建技术,提出了基于Horn谓词逻辑的Petri网知识库生成算法,描述了工业过程状态监控专家系统的整体功能结构。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 工业过程状态监控
• 1.2 相关研究领域成果
• 1.2.1 工业过程应用的Petri网及其特性
• 1.2.2 基于Petri网的故障监测与诊断
• 1.2.3 工业过程监控技术
• 1.2.4 间歇过程监控
• 1.2.5 工业过程专家系统及Petri网的应用
• 1.3 论文内容简述
• 第二章 基于Petri网的过程状态监控技术
• 2.1 引言
• 2.2 工业过程状态监控技术中的Petri网
• 2.2.1 模糊Petri网
• 2.2.2 赋时Petri网
• 2.2.3 混合Petri网
• 2.2.4 Petri网的性质和分析方法
• 2.3 混合Petri网计算机仿真分析系统
• 2.4 基于Petri网的过程状态监控方法
• 2.4.1 基于Petri网的异常状态推理监控
• 2.4.2 基于Petri网的特征状态进化监控
• 2.5 小结
• 第三章 基于模糊Petri网知识推理模型的故障诊断
• 3.1 引言
• 3.2 模糊Petri网知识表达与推理
• 3.3 基于模糊Petri网的故障传播与诊断
• 3.4 实验研究
• 3.4.1 实验对象
• 3.4.2 故障诊断系统
• 3.4.3 故障诊断实验
• 3.5 小结
• 第四章 基于时间模糊Petri网的异常状态推理监控
• 4.1 引言
• 4.2 时间模糊Petri网定义及运行规则
• 4.3 时间模糊Petri网知识表达与推理
• 4.4 基于时间模糊Petri网的异常状态监控系统
• 4.5 实例研究
• 4.6 小结
• 第五章 基于Petri网的过程特征状态进化监控
• 5.1 引言
• 5.2 基于DES理论的特征状态监控
• 5.3 混杂受控系统的特征状态空间划分
• 5.3.1 工业过程控制的混杂特性
• 5.3.2 特征状态空间划分
• 5.4 Petri网特征状态演变模型
• 5.5 Petri网特征状态监控器
• 5.5.1 特征状态监控器设计原理
• 5.5.2 实例分析
• 5.6 小结
• 第六章 间歇过程的Petri网特征状态监控
• 6.1 引言
• 6.2 间歇过程综合监控方案
• 6.3 基于Petri网的特征状态监控器设计
• 6.4 实例研究
• 6.4.1 间歇过程对象
• 6.4.2 Petri网状态监督器设计
• 6.5 小结
• 第七章 精馏装置开车过程控制任务的Petri网监控
• 7.1 引言
• 7.2 精馏装置开车过程控制任务分析
• 7.3 控制任务属性的Petri网模型
• 7.4 小结
• 第八章 基于Petri网知识库的专家系统
• 8.1 引言
• 8.2 Prolog语言基础
• 8.3 基于Horn子句的Petri网知识表达
• 8.4 工业过程状态监控专家系统
• 8.5 小结
• 第九章 结束语
• 9.1 论文成果的结论
• 9.2 后续工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者简介
• 导师简介
• 附件