基于模型诊断(MBD)方法在不同的环境中有越来越多的用途,包括软件故障定位、电子表格的调试、Web服务和硬件设计,以及生物系统的分析等.受这些不同用途的启发,近年来MBD算法改进成效显著.然而,对体系庞大、结构复杂的系统,需要对现有方法进一步改进.由于求解诊断解在计算上具有挑战性,因此相继提出了一些通过压缩模型的MBD算法来提高诊断效率,如基于统治的多观测压缩模型(dominated-based compacted model with multiple observations,D-CMMO)算法.对于给定多个观测值且注入1个以上错误需要大量时间的诊断问题,提出了一个新的诊断模型CCM(cardinality-constrained compacted model)来解决.基于基数约束的压缩模型算法使用2种方法对求解过程进行优化:首先,利用系统观测的故障输出和故障组件数量之间的约束关系来限制目标解的范围;其次,通过对假设集采用单次入队方法,进而有效提升MaxSAT(maximum satisfiability)求解器的性能.此外,在ISCAS85和ITC99基准测试用例上的实验结果表明,与目前最新的MBD求解方法D-CMMO相比,上述2种优化方法有效缩小了MBD问题的求解范围,降低MaxSAT求解器搜索目标解的难度,进而能在更短的时间内返回一个诊断解.在平均状况下,CCM方法相比D-CMMO方法求解效率分别提升64.5%和92.8%.
选择一组能够检测并隔离所有故障的故障检测隔离集(FDIS)是动态系统基于模型故障检测与隔离(FDI)的重要步骤,该步骤通常要求FDIS的基数最小,即求解最小故障检测隔离集(MFDIS),MFDIS的求解时间随着问题规模增大呈指数级增长。BILP(Binary integer linear programming)完备方法是现行动态系统中通用和最高效的MFDIS求解方法,但该方法的求解效率有待提高。本文首次提出了基于部分最大可满足性问题(PMS)的MFDIS求解方法。提出极小超定方程集(MSO)的概念,将部分MSO集合用MSO等价集表示,以缩减问题规模。将MFDIS求解问题转化为PMS问题,进而提高求解效率。实验结果表明,本文方法将问题规模平均约简至原来的8.22%;与BILP方法相比,本文方法的求解效率提高了4.18~9.5倍。
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