Modelling and Analysis of Hybrid Supervisory Systems: A Petri Net Approach

سیستم‌های نظارتی ترکیبی، اطلاعات را بین کنترل‌کننده‌ها و زیرسیستم‌های مبتنی بر داده‌های گسسته و پیوسته یکپارچه و مبادله می‌کنند. حوزه های کاربردی شامل صنایع فرآیندی، تولیدی و خدماتی، مراقبت های بهداشتی، مخابرات، حمل و نقل و لجستیک و سایر موارد می باشد.

از نقطه نظر سخت افزاری، پیشرفت سریع قدرت پردازش اطلاعات و در دسترس بودن تجاری آن را ممکن ساخته است. توسعه سیستم های نظارتی پیچیده بسیاری از موانعی که در گذشته تکامل سیستم‌های نظارتی را محدود می‌کردند، با رواج اخیر پارادایم سیستم باز حذف شده‌اند. از سوی دیگر، نرم افزار تکامل در سخت افزار را دنبال نکرده است و هم جوامع صنعتی و هم علمی به نیاز به یک رویکرد عمومی که توسعه سیستم های نظارتی ترکیبی را هدایت می کند، اشاره کرده اند.

مدل‌سازی و تحلیل سیستم‌های نظارتی ترکیبی یک فرمالیسم مدل‌سازی را معرفی می‌کند که شبکه‌های پتری، سیستم‌های معادلات دیفرانسیل و روش‌های شی گرا را ادغام می‌کند. فرمالیسمی که برای مدل‌سازی سیستم‌های پیچیده و مقیاس بزرگ کافی است. برای راهنمایی طراح و انجام مدل‌سازی ترکیبی، این کتاب روشی را توصیف می‌کند که از الزامات یک سیستم نظارتی شروع می‌شود و به پیشنهادی برای چنین سیستمی منجر می‌شود. این روش عمدتا بر اساس نمودارهای زبان مدلسازی یکپارچه، ابزارهای شناخته شده در دانشگاه و صنعت است. به منظور اطمینان از اینکه سیستم نظارتی تحت هر شرایط عملیاتی همانطور که انتظار می رود رفتار خواهد کرد، یک روش اعتبار سنجی که اجازه می دهد تا ویژگی های رسمی مدل ترکیبی را تأیید کند، ارائه شده است.

در ایجاد یک پل بین آنچه در توسعه یافته است. تحقیقات آکادمیک و آنچه در دسترس متخصصان صنعتی است، این تک نگاری تاکید خاصی بر توصیف نمونه های دنیای واقعی دارد. سه مورد از اینها - یک سیستم مدیریت HVAC، یک سیستم فرود و یک کارخانه نیشکر - به طور مفصل مورد بحث قرار می گیرند. پژوهشگران دانشگاهی که با سیستم‌های ترکیبی و کاربردهای آنها کار می‌کنند علاقه‌مند خواهد بود و به نیاز مهندسان مبتنی بر صنعت برای یکسان کردن کنترل سیستم‌های رویداد پیوسته و گسسته پاسخ می‌دهد.

<. هدف STRONG>پیشرفت در کنترل صنعتی گزارش و تشویق انتقال فناوری در مهندسی کنترل است. توسعه سریع فناوری کنترل بر تمام حوزه های رشته کنترل تأثیر می گذارد. این مجموعه فرصتی را برای محققان فراهم می‌کند تا نمایشگاه گسترده‌ای از کار جدید در تمام جنبه‌های کنترل صنعتی ارائه دهند.

Hybrid supervisory systems integrate and exchange information between discrete- and continuous-data-based controllers and subsystems. Application areas include process, manufacturing and service industries, healthcare, telecommunication, transportation and logistics, among others.

From the hardware point of view, the rapid progress of information-processing power and its commercial availability has made possible the development of complex supervisory systems. Many barriers that restrained the evolution of supervisory systems in the past have been removed by the recent popularisation of the open-system paradigm. On the other hand, software has not followed the evolution in hardware and both the industrial and scientific communities have pointed out the need for a generic approach that guides the development of hybrid supervisory systems.

Modelling and Analysis of Hybrid Supervisory Systems introduces a modelling formalism that merges Petri nets, differential equation systems and object-oriented methods; a formalism that is adequate for modelling complex and large-scale systems. To guide the designer and conduct hybrid modelling, the book describes a method that starts from the requirements of a supervisory system and results in a proposal for such a system. The method is mainly based on Unified Modelling Language diagrams, well-known tools in both academia and industry. In order to ensure that the supervisory system will behave as expected under any operational circumstances, a validation procedure that allows verification of the formal properties of the hybrid model is presented.

In building a bridge between what is developed in academic research and what is available to the industrial professional, this monograph places particular emphasis on the description of real-world examples; three of these – an HVAC management system, a landing system and a cane-sugar factory – are discussed at length. It will interest academic researchers working with hybrid systems and their applications and will answer the need of industry-based engineers to unify their control of continuous- and discrete-event systems.

Advances in Industrial Control aims to report and encourage the transfer of technology in control engineering. The rapid development of control technology has an impact on all areas of the control discipline. The series offers an opportunity for researchers to present an extended exposition of new work in all aspects of industrial control.