Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE.

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1 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it DISCRETE EVENT SYSTEMS CONTROLLO SUPERVISIVO Redazione a cura del Dr. Ing. Francesco Liberati (liberati@dis.uniroma1.it)liberati@dis.uniroma1.it

2 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it INDICE DELLA LEZIONE  INTRODUZIONE  CONCETTO DI CONTROLLO A FEEDBACK PER I DES: RUOLO OSSERVABILITA’ RUOLO CONTROLLABILITA’  DEFINIZIONE DELLE SPECIFICHE  SUPERVISORI  TEOREMA DI CONTROLLABILITA’

3 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it NELLE PRECEDENTI LEZIONI ABBIAMO STUDIATO LA MODELLAZIONE E L’ANALISI DEI DES AD ANELLO APERTO. QUI INTRODUCIAMO IL CONCETTO DI CONTROLLO A FEEDBACK TRAMITE IL DESIGN DI UN SUPERVISORE. COME PER LA TEORIA DEI SISTEMI CLASSICA, EMERGONO DUE TIPICI PROBLEMI: SIGNIFICATO E DEFINIZIONE DELLE SPECIFICHE; DESIGN DEL CONTROLLORE PER IL SODDISFACIMENTO DELLE SPECIFICHE. QUESTI PROBLEMI SARANNO RIFORMULATI NEL SEGUITO PER I DES FACENDO RIFERIMENTO ALLA NOZIONE DI LINGUAGGIO E DI OPERAZIONI SUI LINGUAGGI. INTRODUZIONE

4 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it CONTROLLO SUPERVISIVO LA TEORIA DEL CONTROLLO SUPERVISIVO FU FONDATA NEGLI ANNI OTTANTA AD OPERA DI P. J. RAMADGE E W. M. WONHAM. L’IDEA DI BASE E’ SEMPLICE, E SI ARTICOLA SECONDO I SEGUENTI PASSI: UN AUTOMA DESCRIVE IL COMPORTAMENTO AD ANELLO APERTO DI UN DES NON SEMPRE TALE COMPORTAMENTO E’ SODDISFACENTE: ALCUNE PAROLE IN VIOLANO DELLE SPECIFICHE (NON-BLOCKING, SAFETY,...) SI INTRODUCE UN SUPERVISORE CHE RESTRINGA IL COMPORTAMENTO DEL SISTEMA AD UN SOTTO-INSIEME ACCETTABILE DI

5 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it IDEA DI SPECIFICHE IL PUNTO DI PARTENZA PER LA DEFINIZIONE DELLE SPECIFICHE E’ L’ANALISI DI. LE SPECIFICHE ASSICURANO CHE DA VENGANO ELIMINATE LE STRINGHE ILLEGALI O INAMMISSIBILI. AD ESEMPIO: STRINGHE CHE PORTANO A BLOCCO; STRINGHE CHE PORTANO A STATI NON-SAFE; SOTTOSTRINGHE CHE NON RISPETTANO IL DESIDERATO CRITERIO DI ORDINAMENTO DEGLI EVENTI ;... SPECIFICHE DEFINIZIONE DI UN SOTTO-LINGUAGGIO AMMISSIBILE DEFINIZIONE DI UN RANGE DI SOTTO-LINGUAGGI AMMISSIBILI

6 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it SUPERVISORE: IDEA DI BASE PER CONTROLLARE (RESTRINGERE) IL COMPORTAMENTO DI UN DES AD ANELLO APERTO SI INTRODUCE UN SUPERVISORE S. S OSSERVA LA CATENA DEGLI EVENTI ESEGUITI DA G. SULLA BASE DELL’OSSERVAZIONE DECIDE, IN OGNI STATO, QUALI TRA GLI EVENTI ATTIVI SONO CONSENTITI E QUALI NO. S G OSSERVA ABILITA O DISABILITA PIENA CONTROLLABILITA’? PIENA OSSERVABILITA’?

7 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it CONTROLLABILITA' DEGLI EVENTI ABBIAMO GIA’ TRATTATO DELLA OSSERVABILITA’ DEGLI EVENTI. PER IL MOMENTO ASSUMIAMO CHE IL SUPERVISORE POSSA OSSERVARE TUTTI GLI EVENTI. PER CARATTERIZZARE LA CAPACITA’ DI INTERVENTO DI S SU G, L’INSIEME DEGLI EVENTI DI G PUO’ ESSERE PARTIZIONATO IN DUE SOTTOINSIEMI. DOVE: E’ L’INSIEME DEGLI EVENTI CONTROLLABILI, QUELLI CIOE’ CHE POSSONO ESSERE DISABILITATI DAL SUPERVISORE; E’ L’INSIEME DEGLI EVENTI INCONTROLLABILI, IL SUPERVISORE NON PUO’ IMPEDIRE CHE TALI EVENTI ACCADANO (e.g.: GUASTI).

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9 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it DESCRIZIONE MATEMATICA DEL SUPERVISORE (cont.) S E’ UN CONTROLLORE DINAMICO POICHE’ AGISCE SU STRINGHE, NON SU SINGOLI STATI: DINAMICO STATICO L’UNIONE A FEEDBACK DI S E G E’ UN DES E SI DENOTA CON S/G. LE PAROLE GENERATE E MARCATE DA QUESTO NUOVO AUTOMA SONO SEMPLICEMENTE QUELLE IN CHE RIMANGONO AMMISSIBILI SOTTO L’AZIONE DI S: GENERATO MARCATO

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14 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it IL LINGUAGGIO AMMISSIBILE PER G (CHE SODDISFA CIOE’ LA SPECIFICA DI ALTERNANZA TRA I DUE EVENTI) SI OTTIENE DALLA COMPOSIZIONE PARALLELA DI G E H spec. ESEMPIO: ALTERNANZA FORZATA DI DUE EVENTI SI DESIDERA CHE DUE EVENTI, DETTI a E b, OCCORRANO SEMPRE IN PERFETTA ALTERNANZA, A PARTIRE DA a. L’AUTOMA PER LA SPECIFICA E’ SEMPLICEMENTE: a 0 1 b LA COMPOSIZIONE PARALLELA ASSICURA INFATTI SINCRONIZZAZIONE TRA G ED H spec PER QUANTO RIGUARDA GLI EVENTI a E b: DUNQUE, POICHE’ I DUE EVENTI SI ALTERNANO IN H spec, ALLORA SI ALTERNERANNO ANCHE IN G||H spec.

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18 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it TEST DI CONTROLLABILITA' NEL CASO DI ED REGOLARI, SI PROCEDE COME SEGUE: 1.SI COSTRUISCE UN AUTOMA CHE GENERA, DETTO ; 2.SI COSTRUISCE UN AUTOMA CHE GENERA, DETTO ; 3.SI CALCOLA. LA CONTROLLABILITA’ SI VERIFICA COMPARANDO L’INSIEME DEGLI EVENTI ATTIVI IN OGNI STATO DI CON L’ANALOGO INSIEME PER IL CORRISPONDENTE STATO DI. SE NEL SECONDO C’E’ UN EVENTO NON CONTROLLABILE CHE NON COMPARE NEL PRIMO, ALLORA NON SI HA CONTROLLABILITA’. COMPLESSITA’ COMPUTAZIONALE NEL CASO PEGGIORE: n NUMERO DI STATI DI G m NUMERO DI STATI DI H

19 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it LA REALIZZAZIONE STANDARD UNA REALIZZAZIONE DI S E’ UN AUTOMA CHE RAPPRESENTI S. RICORDIAMO CHE, PER K CONTROLLABILE, CONOSCIAMO LA POLITICA DI CONTROLLO: ALLORA, TROVIAMO DAPPRIMA UN AUTOMA R TALE CHE: QUINDI, CALCOLIAMO IL PARALLELO TRA R E G. L’AUTOMA RISULTANTE DESCRIVE S/G ED E’ DETTO REALIZZAZIONE STANDARD DI S. INFATTI: ESESTONO REALIZZAZIONI PIU’ EFFICIENTI DI QUELLA STANDARD (ANCHE QUANDO R E’ CANONICO)

20 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it ALCUNE PROPRIETA' DELLA CONTROLLABILITA' SEGUONO ALCUNE PROPRIETA’ NOTEVOLI: IN PARTICOLARE, DUE LINGUAGGI SONO DETTI NON IN CONFLITTO SE SODDISFANO L’ULTIMA CONDIZIONE (SE I LINGUAGGI CONDIVIDONO UN PREFISSO, ALLORA CONDIVIDONO PURE LE PAROLE CHE CONTENGONO QUEL PREFISSO)

21 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it LINGUAGGI SUPREMAL ED INFIMAL E’ IMPORTANTE CONSIDERARE ANCHE IL CASO IN CUI NON SUSISTA CONTROLLABILITA’: RICORDANDO CHE K E’ IN L, HA INTERESSE ALLORA CAPIRE COME AMPLIARE K IN L, O COME RESTRINGERLO AL FINE DI GUADAGNARE LA PROPRIETA’ DI CONTROLLABILITA’:

22 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it LINGUAGGI SUPREMAL ED INFIMAL (cont.) IN PARTICOLARE, AL FINE DI “MINIMIZZARE” LA DISTANZA DA K, HA INTERESSE CERCARE: 1.LA PIU’ PICCOLA ESTENSIONE PREFIX-CLOSED DI K IN L CONTROLLABILE, DETTA SUPREMAL CONTROLLABLE LANGUAGE : 2.LA PIU’ GRANDE RESTRIZIONE DI K CONTROLLABILE, DETTA INFIMAL CONTROLLABLE LANGUAGE : COMPLESSIVAMENTE, SI HA:

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27 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it Teorema (Teorema di Controllabilità non bloccante-TCN): SI CONSIDERI UN E UN LINGUAGGIO,. ALLORA ESISTE UN SUPERVISORE NON BLOCCANTE TALE CHE: SE E SOLO SE: NONBLOCKING CONTROLLABILITY THEOREM LA PROPRIETA’ APPENA OSSERVATA ASSICURA, INSIEME CON LA CONDIZIONE DI CONTROLLABILITA’, L’ESISTENZA DI UN SUPERVISORE NON BLOCCANTE: NOTARE:

28 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Lezione n°: Titolo: Docenti: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II 4 CONTROLLO SUPERVISIVO PROF. ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.ithttp://www.dis.uniroma1.it Consigliati: [1]Cassandras, Lafortune, Introduction to Discrete Event Systems, Second Edition, Springer Editore. Capitolo 3 (Supervisory Control); BIBLIOGRAFIA DELLA LEZIONE