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Algorithmische Steuerungssynthese für Ereignisdiskrete Systeme
Motivation
Obwohl zahlreiche Ansätze zur Steuerungssynthese für Ereignisdiskrete Systeme existieren, besteht die praktische Vorgehensweise bei der Entwicklung einer Steuerung im Wesentlichen in einem intuitiven Entwurf. Diesem folgt ein iterativer Prozess aus Tests der Steuerung in Simulationen oder an der realen Strecke und Korrekturen des Entwurfs.
Ziel der Arbeiten zur Steuerungssynthese , die am Institut für Regelungstechnik im Rahmen des Graduiertenkollegs AlgoSyn ist die Entwicklung einer Vorgehensweise zur automatischen Generierung von Steuerungsalgorithmen auf Basis von Modellen der ungesteuerten Strecke sowie Ziel- und Sicherheitsspezifikationen.
Modellierung
Aufgrund ihrer Eignung für die übersichtliche und effiziente Beschreibung nebenläufiger Systeme kommen für die Modellierung der ungesteuerten Strecke Petri-Netze zum Einsatz. Neben den klassischen Flusskanten werden hier weitere Kantentypen eingesetzt, die eine modulare und noch übersichtlichere Modellierung ermöglichen. Im Einzelnen sind dies Test- Inhibitor und Eventkanten, letztere entlehnt aus der Theorie der Net Condition Event Systems (NCES).
Die Ziel- und Sicherheitsspezifikationen werden durch lineare Beschränkungen an die Markierungen des Netzes dargestellt. Dies stellt zwar eine gewisse Einschränkungen gegenüber allgemeinen Markierungsbeschränkungen dar, ist jedoch für die Praxis ausreichend und ermöglicht eine weit effizientere Steuerungssynthese.
Zur Beschreibung der Interaktionsmöglichkeiten zwischen Steuerung und Strecke werden einerseits Transitionen als steuerbar oder nicht steuerbar, andererseits Stellen als beobachtbar oder nicht beobachtbar deklariert.
- Station 1 der Modellfabrik des Instituts für Regelungstechnik ("Bedingt Wenden")
- Vereinfachtes Petri-Netz-Modell der Station 1
Vorgehensweise
Eines der Hauptprobleme bei der Suche nach gültigen Steuerungsalgorithmen ist die potentiell sehr hohe Komplexität des Algorithmus'. Ziel ist es daher, die oft nicht durchführbare Aufstellung des gesamten Erreichbarkeitsgraphen zu umgehen.
Zu diesem Zweck wird ein rekursiver Algorithmus angewandt: In jedem Schritt werden steuerbare Transitionen ausgesucht, die - basierend auf analytischen und heuristischen Kriterien - das höchste Potential haben, die Netzmarkierung in Richtung des aktuellen Zwischenziels zu beeinflussen. Anschließend wird derselbe Algorithmus einerseits angewandt, um diese Transitionen zu aktivieren, andererseits, um nach dem Schalten der betreffenden Transitionen das Ziel zu erreichen.
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