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Relatori / Advisors:
Prof.
Alessandro Giua
(DIEE-UNICA)
Prof.ssa
Carla Seatzu (DIEE-UNICA)
Diagnosi di un sistema ad eventi
discreti mediante automi e reti di Petri
Abstract
(in italiano)
- In questa tesi verrà presentato un
lavoro di ricerca sulla diagnosi dei sistemi ad eventi discreti. La
proprietà di diagnosticabilità verrà introdotta nel contesto del
problema della diagnosi dei guasti.
-
- La scoperta e la localizzazione del
guasto è un'attività importante nel controllo automatico di un sistema
altamente complesso. La crescente richiesta di performance e
affidabilità dei sistemi complessi ha reso necessario lo sviluppo di
metodi sistematici e sofisticati per un'accurata diagnosi dei guasti del
sistema. Il problema della diagnosi dei guasti ha ricevuto larga
attenzione nella letteratura e un'ampia gamma di schemi sono stati
sviluppati. L'approccio con i sistemi ad eventi discreti (SED) è
applicabile sia ai sistemi che ricadono naturalmente in questa classe,
sia ai sistemi dinamici a variabili continue che possono essere
ricondotti ai SED con un più alto livello di astrazione. Gli stati del
SED riflettono lo stato normale e quello di guasto dei componenti del
sistema, mentre gli eventi di guasto fanno parte dell'insieme degli
eventi. Il problema è di scoprire il verificarsi di tali eventi. Il
maggior vantaggio di questo approccio è che non richiede dettagli
approfonditi per costruire il modello del sistema che deve essere
diagnosticato e quindi è particolarmente adatto per la diagnosi di
sistemi che sono difficili da modellare. Tipici esempi includono estesi
e/o complessi sistemi di riscaldamento, ventilazione e aria
condizionata, impianti di potenza,ecc.
Il lavoro è organizzato come segue: il capitolo 2 contiene una breve
descrizione sulla diagnosi in generale e sulla diagnosi dei sistemi ad
eventi discreti in particolare. Il capitolo 3 è dedicato alla
descrizione dei modelli ad eventi discreti che verranno trattati nella
tesi. E' diviso in due parti: la prima parte presenta gli automi, mentre
la seconda parte introduce le reti di Petri. Il capitolo 4 presenta il
primo approccio di diagnosi di un sistema ad eventi discreti. Tale
approccio, dello studioso Stephane Lafortune, utilizza gli automi a
stati finiti. In questo capitolo vengono introdotte due nozioni, tra
loro legate, di diagnosticabilità. Queste sono la diagnosticabilità e la
I-diagnosticabilità. Inoltre verrà presentata una procedura sistematica
per la scoperta e la localizzazione dei guasti usando i diagnosticatori
e verranno fornite le condizioni necessarie e sufficienti per la
diagnosticabilità. Alla fine del capitolo verrà introdotto brevemente
anche il software UMDES, particolarmente utile per modellare gli automi
a stati finiti e svolgere molte operazioni su questi. Il capitolo 5
presenta il secondo approccio di diagnosi di un
sistema ad eventi discreti mediante reti di Petri. In questo capitolo si
presenta un efficiente approccio per la diagnosi dei guasti che utilizza
le reti di Petri. Tale approccio è stato proposto da Alessandro Giua e
Carla Seatzu in un lavoro presentato alla conferenza CDC del 2005. In
questo capitolo, per prima cosa daremo una caratterizzazione delle
sequenze di scatto, corrispondenti a una data osservazione, basata sulla
nozione di marcature di base e giustificazioni. Proporremo un algoritmo
per il calcolo dell'insieme delle marcature di base, che useremo per
determinare un automa deterministico, che chiameremo albero di
raggiungibilità delle marcature di base o più brevemente albero base di
raggiungibilità, che potrà essere usato come diagnosticatore. Il
capitolo 6 presenta un toolbox MATLAB comprendente due programmi che
implementano due algoritmi sviluppati nel secondo approccio e presentati
nel quinto capitolo. Il capitolo 7 è dedicato al confronto tra i due
approcci. Verranno introdotte delle analogie tra i due approcci e
verranno messe in risalto le diversità. Inoltre verrà presentato un
teorema, proposto per la prima volta in questa tesi, che dimostrerà come
la definizione di aciclicità comune ai due approcci, ma derivante da
esigenze diverse, sia sostanzialmente equivalente. Inoltre in ultimo
presenteremo due esempi sviluppati con i due approcci. Il secondo
esempio mira a dimostrare come l'approccio mediante reti di Petri sia
molto più efficiente se consideriamo sistemi concorrenziali. Il capitolo
8 è il capitolo conclusivo.
Keywords:
sistemi ad eventi discreti,
diagnosi, diagnosticabilità
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