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Ereignisdiskrete Systeme

Ereignisdiskrete Systeme

Die Forschungsgruppe FGDES entwickelt Methoden zur Analyse und Synthese von ereignisdiskreten Systemen unter Berücksichtigung modularer und/oder hierarchischer Regelkreisarchitekturen. Ereignisdiskrete Systeme sind durch einen Zustand, der nur endlich viele Werte annimmt, charakterisiert. Typische Anwendungsgebiete sind sogenannte „men made systems“ die per Konstruktion ereignisdiskret modelliert werden können, bspw. in den Bereichen Logistik und Fertigungsautomatisierung.

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Thomas Moor
Tel.: +49 9131 85-27129
E-Mail | FGDES Homepage


Motivation

Wie programmiert man die SPS so, daß die Fertigungsanlage funktioniert?

Der abgebildete Laboraufbau stellt ein realistisches Szenario aus dem Bereich der modernen Fertigunstechnik nach. Die Anlage besteht aus 29 Komponenten (Förderbänder, Schieber, Voratslager etc.), und wird über 25 Aktoren (DC-Motoren) und 57 Sensoren (Endschalter, Näherungssensoren) angesteuert. Zum Betrieb eines solchen Aufbaus zieht man in der Praxis eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) heran, die über ein geeignetes Programm auf Sensorereignisse hin die Motoren wunschgemäß an- oder abschaltet. Dieser traditionelle Ansatz hängt maßgeblich von dem Vorstellungsvermögen des Programmierers ab, der alle denkbaren Situationen vorab in seinem Programm berücksichtigen muß. Mittel des Software Engineering helfen zwar, die Aufgabe zu bewältigen. Das Vorgehen bleibt aber prinzipbedingt fehleranfällig und letztlich unsicher.

Oder: wozu Regelungstheorie Ereignisdiskreter Systeme?

Die Fertigungsanlage kann formal als sogenanntes ereignisdiskrete dynamische System (DES) modelliert werden. In Abgrenzung zu unmittelbar physikalisch motivierten Modellen mit kontinuierichem Wertebereich und kontinuierlicher Zeit, sind ereignisdiskrete Systeme durch diskrete Übergänge zwischen symbolischen Zuständen charakterisiert. Im Zusammenhang mit unserem Beispiel interessieren  wir uns für das systematische Ermitteln eines Reglers (SPS Programm) der bei gegebenem Streckenverhalten  (Fertigungsanlage) ein ebenso gegebenes Entwurfsziel (formale Spezifikation) implementiert. Die Regelungstheorie ereignisdiskreter Systeme nach P.J. Ramadge und W.M. Wonham aus den späten 1980ern befaßt sich mit genau dieser Aufgabenstellung. Die seitdem von verschiedenen Forschungsgruppen einschließlich der unseren eingebrachten Resultate summieren sich zu einer konstruktiven Lösung, mit der Anlagen von der Komplexität unseres Labormodells effizient behandelt werden können. Laufende Arbeiten befassen sich u.a. mit der Integration der Entwurfsalgorithmen in den bei der SPS Programmierung üblichen Workflow.

Weitergehende Information

Die Forschungsgruppe FGDES stellt die Software-Tools libFAUDES, DESTool, CompileDES und FlexFact, sowie ausgewählte Publikationen auf der FGDES Homepage zum Download bereit.