中文摘要：

申请者通过对Petri网定义的合理扩展并引入新的概念，构建了混杂自控网系统理论架构，使自控网系统的状态方程与控制系统的状态方程和输出方程具有等价关系，成为混杂系统的统一模型。本项目在此基础上，研究混杂自控网系统中包括冲突、有界性、活性、不变量、可达标识、系统分解与合成等特性，研究混杂自控网系统的Matlab仿真方法并建立它的仿真元件库。借助于控制理论的研究成果和Petri网的分析方法，研究网系统特性以及图形拓扑结构与混杂系统的能控性、能观性、稳定性之间的关系以及混杂系统能控、能观和各种稳定性的简便的判别方法，研究控制器优化设计方法，研究自控网系统的SOPC实现。研究混杂自控网系统模型与混杂系统的层次结构模型、混杂自动机模型、切换型模型之间的关系和相互转换方法。在完善混杂自控网系统理论的同时，促进Petri网与控制理论的相互借鉴与融合，丰富并行与分布式理论，为混杂系统提供新的理论和方法。

结论摘要：

由于混杂系统中离散事件过程和连续变量过程间的交互作用按具体问题有着多种类型和复杂的机理，吸引了许多学者的研究兴趣，虽提出了许多新的理论，但仍缺乏有效的统一形式的建模理论及优化控制策略。随着现代电子技术的发展，片上系统、片上网络和众核系统不断涌现，但由于异步电路设计困难，缺乏商业化的软件开发工具，异步电路的优点得不到充分的发挥，异步电路设计理论需要突破并研究出新的逻辑电路来支撑新的设计理论。 本项目以Petri网中的P/T系统和自控网系统为基础，对其定义进行了合理的扩展，将容量函数、权函数和标识函数的值域扩展到实数域，将有向弧的权扩展成由多个库所协同控制，解决了包括读写操作在内的一般数字系统的Petri网建模问题。将事件分成了系统内部事件和系统外部事件以及时间事件，定义了广义同步自控P/T系统。借助于时延Petri网和？-？的思想，将变迁的时延划分成不同的时间事件，引入积分算子作为变迁发生次数的测度，定义了广义连续自控P/T系统。将广义自控P/T系统与广义连续自控网系统结合，定义了混杂自控网系统，研究了混杂自控网系统模型的特性、简化与仿真方法，开发了广义自控P/T系统的仿真软件，借助于控制理论，从控制系统的模型出发，研究了系统的可控性、可观性、稳定性和解耦方法，构建了混杂自控网系统的理论架构，对混杂系统离散事件层、离散时间层和连续时间层实现统一建模，达到了离散与连续的统一。 在异步电路设计方面，提出了一种新的异步电路模型，并用广义同步自控P/T系统描述和分析，开发的仿真工具用以对异步系统进行功能仿真。为了将广义同步自控P/T系统直接映射成电路，设计了一种多输入多时钟维持阻塞型D触发器和多输入多时钟维持阻塞型JK触发器，这种触发器用来实现库所，由组合逻辑电路实现变迁。同时还给出了一种带优先级的多输入多时钟维持阻塞型D触发器和JK触发器，解决了存储器写冲撞问题。建立在广义同步自控P/T系统的异步电路设计理论，设计方法简单，并能直接映射成电路，不仅适合于异步系统的建模、分析、仿真与实现，同样也适用于同步系统和全局异步局部同步系统，并为相应的EDA软件开发奠定了基础。