Sistemi ad Eventi Discreti

McGraw-Hill Italia, 2002

Ristampa corretta 2011.

Prefazione

I sistemi ad eventi discreti rappresentano un settore dell'Automatica che non ha fino ad oggi ricevuto in Italia sufficiente attenzione. Questo fatto ha determinato una situazione per certi versi anomala che vede la quasi totale mancanza nel panorama italiano di corsi di base dedicati, almeno in parte, a questa disciplina. Dal punto di vista dell'attività di ricerca la situazione è, sebbene di poco, migliore ed esiste un piccolo gruppo di ricercatori interessati a queste tematiche. Tuttavia il numero degli “automatici discreti” in Italia è in percentuale compreso tra il 5-10 % del numero degli “automatici continui”, mentre nel panorama internazionale questo rapporto è più vicino al 20\%. Una delle ragioni di questo “ritardo” ci è sembrata imputabile anche alla mancanza di supporti didattici e ci ha spinto alla preparazione di questo testo.

I sistemi ad eventi discreti sono un settore di ricerca relativamente giovane e da ciò consegue che non è ancora stata completata una sintesi omogenea dei diversi approcci apparsi nella letteratura. Vi sono dunque molti e diversi modelli che lottano per imporsi in questo campo (fra cui possiamo citare automi, catene di Markov, code, reti di Petri, algebra max-plus) e molte e diverse metodologie di simulazione, analisi e controllo sviluppate per tali modelli.

La prima parte del libro, comprendente i Capitoli 1, 2 e 3, si propone di familiarizzare il lettore con questa classe di sistemi la cui dinamica non nasce dal trascorrere del tempo ma dal verificarsi di eventi discreti. Il modello usato in questa parte è l'automa, nelle sue diverse forme: l'automa a stati finiti deterministico o non deterministico, l'automa temporizzato che da luogo ad un processo di semi-Markov generalizzato, le catene di Markov, i processi di nascita e morte e le reti di code.

La seconda parte del libro, comprendente i Capitoli 4 e 5, è dedicata alle reti di Petri, che fra tutti i modelli ad eventi discreti ci sembrano essere il più interessante per tre ragioni. Per prima cosa, esse costituiscono una ricca famiglia di modelli sia logici sia temporizzati (deterministici e stocastici), i quali condividono un insieme di strumenti formali. In secondo luogo, le reti di Petri possono essere usate in tutte le fasi del progetto di un sistema di controllo: specifica, simulazione, analisi, verifica formale, ottimizzazione, sintesi del controllore e implementazione. Infine, le reti di Petri sono state usate con successo in diversi contesti metodologici, che vanno dal controllo supervisivo, all'algebra max-plus, allo studio dei processi markoviani, ecc. Benché per ragioni di spazio non sia stato possibile sviluppare questa parte in tutta l'ampiezza di profondità e dettaglio che l'argomento avrebbe meritato, noi crediamo che il nostro sia il primo testo italiano a presentare le reti di Petri dal punto di vista proprio della teoria dei sistemi.

La terza parte del libro, comprendente i Capitoli 6, 7 e 8, tratta argomenti monografici legati alla simulazione e al controllo supervisivo. Tali capitoli hanno lo scopo di portare il lettore oltre la modellazione di sistemi ad eventi discreti introducendolo all'applicazione di metodologie di analisi e di controllo di questo tipo di sistemi.

Il libro è completato da una serie di appendici che richiamano quelle nozioni elementari della teoria degli insiemi, dei grafi e della probabilità che, pur essendo utili alla comprensione del testo, ci sono sembrate essere collaterali.

Alla fine dei singoli capitoli abbiamo anche raccolto una serie di esercizi e richiami bibliografici che saranno utili a chi volesse approfondire gli argomenti trattati. Sempre per costoro ricordiamo che la pagina web di questo libro può essere consultata all'indirizzo https://www.alessandro-giua.it/UNICA/SED. In tale pagina vi saranno collegamenti alle risorse sui sistemi ad eventi discreti disponibili in rete, materiale didattico aggiuntivo, software dedicato alla simulazione, l'analisi e la sintesi di controllori per sistemi ad eventi discreti, ecc.

Desideriamo ringraziare quanti ci hanno offerto il loro prezioso supporto nella preparazione di questo libro. Un pensiero particolare va ai tre colleghi che più ci hanno incoraggiato ad intraprendere quest'impresa, nelle persone di Giuseppe Menga, Riccardo Minciardi e Fernando Nicolò. Valido e affidabile è stato il contributo di Nicola Sacco, che ha instancabilmente collaborato a varie fasi della composizione del libro. Altrettanto utili sono stati i commenti degli studenti dei nostri corsi di laurea e di dottorato, nonché dei tesisti che abbiamo seguito, che hanno avuto modo di valutare parte del materiale in bozza.

Infine un ringraziamento speciale è dovuto a quanti, soprattutto al di fuori dell'ambiente accademico, ci hanno sostenuto ed aiutato anche colmando quelle mancanze che il lavoro impegnativo svolto per realizzare questo libro ha inevitabilmente generato.

Genova e Cagliari, febbraio 2002

Angela Di Febbraro e Alessandro Giua

La prima edizione del nostro libro è ormai esaurita, ma d'accordo con l'editore abbiamo deciso di rendere disponibile il testo attraverso la modalità print on demand. In questa occasione abbiamo anche provveduto a correggere tutti gli errori di stampa che ci sono stati segnalati.

Cagliari, marzo 2011

Alessandro Giua