Modulare und hierarchische Ansätze für die Regelung nebenläufiger zeitbewerteter ereignisdiskreter Systeme

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Moor; Professor Dr.-Ing. Jörg Raisch
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 412108828

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Moderne technische Systeme agieren zunehmend autonom und erbringen die gewünschte Funktionalität durch das komplexe Zusammenspiel einer Vielzahl einzelner Komponenten. Um ein insgesamt korrektes Verhalten sicher zu gewährleisten, sind zur Modellierung und Steuerung neuartige Ansätze erforderlich. Für ereignisdiskrete Systeme (DES) eignet sich hierzu als methodischer Rahmen die sogenannte Supervisory Control Theory (SCT). Dabei wird das technische System durch ein abstraktes Modell repräsentiert, welches das asynchrone Auftreten von Ereignissen beschreibt. Anwendungsgebiete sind sogenannte Man Made Systems, also technische Systeme, deren Verhalten in einer Art und Weise von konstruktiven Maßnahmen bestimmt ist, die ein Abstrahieren von kontinuierlichen physikalischen Zusammenhängen nahelegt; etwa automatisierte Transportsysteme, automatisierte Fertigung, und Logistik im Allgemeinen. Der zu entwerfende Supervisory Controller hat dabei die Aufgabe, Abläufe geeignet zu koordinieren, indem er über bestimmte Zeitspannen einzelne Ereignisse verbietet und so sicherstellt, daß im geschlossenen Regelkreis eine spezifikationskonforme Ereignissequenz abgearbeitet wird. In unserem Forschungsprojekt widmen wir uns einem Teilgebet der Supervisory Control Theory, in der die abstrakten Modelle den Ereignissequenzen Zeitstempel zuordnen und so einen Bezug zum Verstreichen physikalischer Zeit herstellen. Dies ermöglicht die explizite Diskussion von Leistungsindikatoren wie Durchsatz oder Leerlaufzeiten. In unserer Studie verwenden wir Max-Plus Automaten, zeitbewertete Petri-Netze, zeitbewertete Ereignisgraphen (timed event graphs) und deren Verallgemeinerungen zur Darstellung ereignisdiskreter Dynamik und entwickeln auf dieser Grundlage effiziente Methoden für den Entwurf ereignisdiskreter Regelkreise.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Behaviour Equivalent Max-Plus Automata for a Class of Timed Petri Nets. IFAC-PapersOnLine, 53(4), 75-82.
  Triska, Lukas & Moor, Thomas
  
• Bounded Consistency of P-Time Event Graphs. 2020 59th IEEE Conference on Decision and Control (CDC), 79-85. IEEE.
  Zorzenon, Davide; Komenda, Jan & Raisch, Jorg
  
• Behaviour equivalent max-plus automata for timed petri nets under open-loop race-policy semantics. Discrete Event Dynamic Systems, 31(4), 583-607.
  Triska, Lukas & Moor, Thomas
  
• Abstraction Based Supervisory Control for Non-Regular -Languages∗. IFAC-PapersOnLine, 55(28), 142-149.
  Triska, Lukas & Moor, Thomas
  
• Implementation of procedures for optimal control of timed event graphs with resource sharing. IFAC-PapersOnLine, 55(28), 220-227.
  Zorzenon, Davide; Schafaschek, Germano; Tirpák, Dominik; Moradi, Soraia; Hardouin, Laurent & Raisch, Jörg
  
• Periodic Trajectories in P-Time Event Graphs and the Non-Positive Circuit Weight Problem. IEEE Control Systems Letters, 6, 686-691.
  Zorzenon, Davide; Komenda, Jan & Raisch, Jorg
  
• Switched Max-Plus Linear-Dual Inequalities: Application in Scheduling of Multi-Product Processing Networks. IFAC-PapersOnLine, 55(28), 196-203.
  Zorzenon, Davide; Komenda, Jan & Raisch, Jörg
  
• The non-positive circuit weight problem in parametric graphs: A solution based on dioid theory. Discrete Applied Mathematics, 315, 56-70.
  Zorzenon, Davide; Komenda, Jan & Raisch, Jörg
  
• Weak Consistency of P-time Event Graphs. IFAC-PapersOnLine, 55(40), 19-24.
  Zorzenon, Davide; Balun, Jiří & Raisch, Jörg
  
• Event-Variant and Time-Variant (max,+) Systems. IEEE Transactions on Automatic Control, 69(2), 1045-1051.
  Trunk, Johannes; Cottenceau, Bertrand; Hardouin, Laurent & Raisch, Jörg