[論文レビュー] Supervisory Control Synthesis of Discrete-Event Systems using Coordination Scheme

Jan Komenda, Tomáš Masopust+1 more|Data Archiving and Networked Services (DANS)|Jul 16, 2010

Petri Nets in System Modeling参考文献 8被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、グローバルな安全仕様を有する離散イベントシステムのための協調制御フレームワークを提案し、協調者と局所監視器を用いた正確な制御合成のための必要十分条件として「条件付き制御可能性」を導入する。また、特定の条件下で最大制御可能部分言語と一致する、最大の条件付き制御可能部分言語を計算する手順を提示する。これにより、モジュラーなシステムにおける最適かつブロッキングのない制御が可能となる。

ABSTRACT

Supervisory control of discrete-event systems with a global safety specification and with only local supervisors is a difficult problem. For global specifications the equivalent conditions for local control synthesis to equal global control synthesis may not be met. This paper formulates and solves a control synthesis problem for a generator with a global specification and with a combination of a coordinator and local controllers. Conditional controllability is proven to be an equivalent condition for the existence of such a coordinated controller. A procedure to compute the least restrictive solution is also provided in this paper and conditions are stated under which the result of our procedure coincides with the supremal controllable sublanguage.

研究の動機と目的

• グローバルな安全仕様を有する離散イベントシステムの分散制御下における監視制御合成の課題に対処すること。
• 協調者と局所監視器を用いてグローバル仕様を正確に実現可能な協調制御アーキテクチャを構築すること。
• 協調制御フレームワークにおいてグローバル仕様を達成するための必要十分条件を同定すること。
• 最大の条件付き制御可能部分言語を合成するための計算可能な手順を提供すること。
• 監視制御理論における条件付き制御可能性と古典的制御可能性の関係を調査すること。

提案手法

• 従来の十分条件の改良として、協調アーキテクチャにおける正確な制御合成を保証する『条件付き制御可能性』の概念を導入する。
• 共有イベントを観測・制御する協調者を有する協調制御フレームワークを定義し、局所サブシステム間の通信を可能にする。
• 自然射影を用いてグローバル仕様を局所的および協調者的成分に分解し、観測可能およびOCC（観測可能および条件付き制御可能性）の性質を保証する。
• 監視制御理論における最大制御可能部分言語の計算技術を、条件付き制御可能性に適合させた協調システムに適用する。
• 局所監視器と協調者監視器の同期積を用いて全体のコントローラーを計算し、制御可能性と許容性を保証する。
• 最大の条件付き制御可能部分言語が最大の制御可能部分言語と一致する詳細な例を通じて、手法の有効性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 協調者と局所監視器を有する協調制御アーキテクチャにおいて、どのような条件下でグローバル仕様が正確に達成可能か？
• RQ2 実際には、最大の条件付き制御可能部分言語をどのように計算できるか？
• RQ3 最大の条件付き制御可能部分言語がいつ最大の制御可能部分言語と一致するか？
• RQ4 協調スキームが機能するためには、射影がどのような構造的・行動的性質（例：観測可能、OCC）を満たす必要があるか？
• RQ5 古典的分散手法が失敗する非相互制御可能プラントに対しても、協調制御フレームワークは対応可能か？

主な発見

• 条件付き制御可能性は、協調制御フレームワークにおける正確な制御合成のための必要十分条件として確立された。
• 与えられた仕様の最大の条件付き制御可能部分言語は、常に存在し、体系的な手順により計算可能である。
• 提示された例では、最大の条件付き制御可能部分言語が最大の制御可能部分言語と一致し、最大の許容性が達成された。
• 古典的分散制御が失敗するケース（例：局所プラントが互いに制御可能でない場合）に対しても、本手法は正常に処理できる。
• 適切な協調者設計と監視器合成により、制御可能性が保証され、ブロッキングが回避される。
• 本フレームワークは、全プラントのグローバルな知識を必要とせず、計算複雑性を低減しつつ最適な制御合成を可能にする。