Applications of fault-tolerant supervisory control for discrete event systems

Abstract

Ayrık olay sistemlerine (DES) ilişkin arıza çözüm denetleme kontrolü, istenen sistem davranışlarını olumsuz etkileyen arızaların çözülmesiyle ilgilidir. Bu noktada, arıza tanısı kullanarak arızaların oluşumunu tespit etmek ve daha sonra sistemin potansiyel olarak daha düşük bir performansta çalışmaya devam etmesini sağlayacak şekilde sistemin çalışmasını adapte etmek gerekmektedir. Ayrıca, genellikle arızalı bir bileşen tamir edildikten sonra sistemin normal çalışmasına devam etmesi beklenmektedir. Bu tezde ilk katkı olarak, yeni bir arıza tanımlama yöntemi uygulanmış ve değerlendirilmiştir. Bu yöntem mevcut yaklaşımlardan farklı olarak, arızaların yineleyerek meydana gelmesini tespit etmeye olanak tanımaktadır ve özellikle tamirden sonra arızaların yineleyerek meydana geldiği sistemler ele alındığında yararlıdır. Bu tezde ikinci katkı olarak, arıza çözüm denetleme kontrolü için yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Mevcut yaklaşımlara benzer şekilde, bu yöntem sistem arızalı olmadığı sürece sistemin tanımlı (nominal) davranışını sürdüreceğini düşünmektedir. Arıza meydana geldiği durumda ise sistem birkaç işlem ile arıza durumunda istenen davranışa ulaşılıncaya kadar en azından düşük performans gerekliliklerine uymalıdır. Ek olarak, önerilen yöntem aynı zamanda sistem onarıldıktan sonra tanımlanan davranışa geri dönmeye de olanak tanımaktadır. Ayrıca, yaklaşımımız modüler denetim kontrolü fikrine dayanmaktadir ve dolayısıyla da büyük ölçekli sistemlere de uygulanabilir. Bildiğimiz kadarıyla, arıza denetim kontrolüne ilişkin başka bir modüler yaklaşım bulunmamaktadır. Geliştirilen yöntemin uygulanabilirliği, bir imalat sisteminin orta büyüklükte bir laboratuvar modeli ile gösterilmiştir.

Failure-recovery supervisory control for discrete event systems (DES) is concerned with the recovery from faults that impair the desired system behaviors. Hereby, it is required to detect the occurrence of faults using fault diagnosis and then adapt the system operation such that the system can continue its operation with a potentially degraded performance. In addition, it is generally desired to resume the original system operation after a faulty component is repaired.As the first contribution of this thesis, a new fault diagnosis method is implemented and evaluated. Different from existing approaches, this method allows detecting the repeated occurrence of faults and is particularly useful when considering systems where faults can repeatedly occur after repair. As the second contribution of the thesis, a new method for the fault-recovery supervisory control is developed. Similar to existing approaches, this method assumes that the system follows its nominal behavior as long as the system is non-faulty. If a fault occurs, the system should at least obey a degraded specification until the desired behavior under fault is achieved in a bounded number of steps. As an extension, the proposed method also allows returning to the nominal behavior after system repair. In addition, our approach is based on the idea of modular supervisory control and hence scalable to large-scale systems. To the best of our knowledge, there is no other modular approach for the fault-recovery supervisory control. The applicability of the developed method is demonstrated by a medium-size laboratory model of a manufacturing system.