Ayrık olay sistemlerinin tasarımı ve kontrolü için yeni bir gerçekleme ve otomatik kod üretme yöntemi
A new realization and automatic code generation method for the design and control of discrete event systems
Yazar: İBRAHİM TOLGA HASDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. SALMAN KURTULAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Ayrık olay sistemleri = Discrate event systems ; PLC = Programmable logic controller

Özet:
Otomatlar, ayrık olay sistemlerinin analiz, tasarım ve kontrolü için formal yöntemlerin uygulanmasında durum tabanlı modelleme biçimi olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Ayrık olay sistemlerinin (AOS) geribeslemeli kontrolü için kuramsal bir yapı tanımlayan Üstdenetim Kuramı ve kurama ilişkin uygulamalar, otomatların kullanım alanlarına örnek olarak verilebilir. Otomatın standart tanımının tasarıma ilişkin ayrık olay sistem davranışını tanımlayabilmesine rağmen, zamanlama ve sayma gibi bazı davranışların ifadesi bu modelleme biçimi ile kolay değildir.Bu tezin temel amacı, AOS davranışlarının, özel olarak kontrol kurallarının tasarımını ve ifadesini mümkün kılan bir modelleme biçiminin geliştirilmesi ve bu modele dayanarak tasarlanmış davranışın uygulanabilmesi için bir yöntem elde edilmesidir. ZS-otomat olarak anılan yeni modelleme biçimi, tasarımcının, zamanlama ve sayma davranışlarını durum tabanlı gösterime atamasını mümkün kılan Zamanlama ve Sayma Yapısına sahiptir. Model, gerçekleme aşamasında kullanılan fiziksel zeminin sağladığı araçları kullanabilecek şekilde tanımlanmaktadır. Tezde, modelleme biçiminin yanı sıra, bir gerçekleme yöntemi de tanıtılmaktadır. Gerçekleme yöntemi tasarlanmış kontrolörün ya da üstdenetleyicinin Programlanabilir Lojik Kontrolörlerle (PLC) gerçeklenmesi için gerekli adımları sistematik olarak tanımlamaktadır. Yöntemin, tasarım davranışını yanlış olarak gerçeklemeye neden olan ?çığ etkisi? adlı bir problem için çözüm oluşturduğu da gösterilmiştir. Elle uygulanabilirliğinin kolay olmasının yanında, bu yöntem PLC kodlarını otomatik olarak üretmek üzere programlanabilir olma özelliğine de sahiptir. Bu özellik, kontrol davranışını ifade eden ZS-otomata karşılık gelecek PLC programını üreten bir Matlab uygulamasının geliştirilmesinde kullanılmıştır.

Abstract:
When employing formal methods for the analysis, design and control of discrete event systems automata are extensively used as state based formalisms. Supervisory Control Theory which defines a theoretical framework for the feedback control of discrete event systems (DES) and its applications can be given as an example for the use of automata. Though the standard definition of the automaton is capable of describing the DES behavior of a design, some behaviors like timing and counting can not directly or easily be represented in the standard formalism.The main objective of this thesis is to develop a formalism that enables designing and expressing DES behaviors, particularly control strategies, and to obtain a methodology in order to implement the designed behavior based on the introduced formalism. The new formalism, named TC-automaton, has a so called Timing and Counting Structure that enables the designer to assign timing and counting behaviors to the state based representation. It is defined in such a way that, in the realization stage, it is possible to make use of the tools provided by the physical realization platform. An implementation methodology is also introduced for the new formalism. The methodology systematically defines the steps for realizing the designed controller or supervisor via Programmable Logic Controllers (PLC). It is also shown that, the methodology resolves ?avalanche effect? problem, which results with incorrect realizations of the design. Besides being straightforward in terms of manual applicability, the methodology can also be programmed to generate PLC codes automatically. This feature has been used to develop a Matlab application that generates a PLC program corresponding to the TC-automaton that expresses the control behavior.