Modulare und hierarchische Ansätze für die Regelung nebenläufiger zeitbewerteter ereignisdiskreter Systeme

Third party funded individual grant


Project Details

Project leader:
Prof. Dr. Thomas Moor


Contributing FAU Organisations:
Professur für Regelungstechnik

Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH) (2.6 - Sachbeihilfen)
Start date: 15/07/2019
End date: 14/07/2022


Research Fields

Discrete Event Systems
Lehrstuhl für Regelungstechnik


Abstract (technical / expert description):

Neue Technologien haben zur Entwicklung von Systemen geführt, die
weitgehend autonom agieren und typischerweise aus einer Vielzahl
vernetzter Komponenten bestehen. Die Komplexität solcher Systeme
erfordert neuartige Ansätze zur Modellierung und Reglersynthese, um die
gewünschte Funktionalität zu garantieren. Ereignisdiskrete Systeme
(discrete-event systems, DES) sind Modelle, deren Dynamik durch das
Auftreten asynchroner Ereignisse charakterisiert wird. Solche Modelle
eignen sich für viele "man made Systems", wie beispielsweise
automatisierte Transportvorrichtungen und flexible Fertigungsanlagen.
Die Modellierung ereignisdiskreter Systeme erfolgt mit aus der
Informatik bekannten Beschreibungsmitteln, wie etwa endlichen Automaten,
formalen Sprachen oder Petri-Netzen. Zur Reglersyn these hat sich die
sog. "supervisory control theory" etabliert, bei der der Regler bzw.
supervisor aus vergangenen Ereignissen ableitet, welche Ereignisse
aktuell unterbunden werden müssen, um einen wunschgemäßen Ablauf des
geregelten Systems zu gewährleisten. Eine zentrale Herausforderung ist
hierbei die in der Komponentenzahl exponentiell wachsende Zahl von
Zuständen des Gesamtsystems. Dieser begegnet man durch modulare oder
hierarchische Ansätze, die das explizite Erstellen eines Gesamtmodells
umgehen. In ihrer Grundform beschreiben ereignisdiskrete Systeme nur die
Reihenfolge der Abfolge von Ereignissen. Dies reicht aus, um Regler zu
entwerfen, die einen sicheren und zielführenden Betrieb des geregelten
Systems garantieren. In vielen Anwendungen spielt aber neben Sicherheit
auch Performanz eine Rolle. Letztere bezieht sich i.A. nicht nur auf die
Reihenfolge sondern auch auf die Zeitpunkte, zu denen Ereignisse
auftreten. Dazu bietet die Literatur eine Auswahl von Modellformen, die
sich hinsichtlich ihrer Ausdrucksstärke deutlich unterscheiden. Am
unteren Ende rangieren Ansätze nach Brandin/Wonham, bei denen das
Verstreichen von Zeit durch das globale Ereignis "tick" abgebildet wird,
sowie sog. zeitbewertete Ereignisgraphen (timed event graphs, TEGs),
deren Verhalten sich als Lösungen linearer (max,+)- Gleichungen
darstellen lässt. Für beide Ansätze ist die Reglersynthese gut
erforscht. Allerdings wird die hier verfügbare Ausdrucksstärke vielen
Anwendungen nicht gerecht: Modelliert man nach Brandin-Wonham, so lassen
sich nebenläufige Prozesse, die mehrere unabhängige Echtzeituhren
erfordern, nicht darstellen; verwendet man zeitbewertete
Ereignisgraphen, so können logische Verzweigungen nicht dargestellt
werden. In diesem Projekt wollen wir effiziente Methoden zur
ereignisdiskreten Regelung für Modellformen untersuchen, die in ihrer
Ausdrucksstärke über die beiden genannten Ansätze deutlich hinaus gehen.
Wir streben insbesondere an, mit Hilfe modularer und hierarchischer
Methoden für sog. (max,+)-Automaten und ausgewählt strukturierte
Petri-Netze Regler zu entwerfen, die gegebene Anforderungen hinsichtlich
Korrektheit und Performanz garantieren.


Last updated on 2019-09-05 at 11:28