Supervisory Control of Fuzzy Discrete Event Systems: A Formal Approach

Fuzzy {\it discrete event systems} (DESs) were proposed recently by Lin and Ying [19], which may better cope with the real-world problems with fuzziness, impreciseness, and subjectivity such as those in biomedicine. As a continuation of [19], in this paper we further develop fuzzy DESs by dealing with supervisory control of fuzzy DESs. More specifically, (i) we reformulate the parallel composition of crisp DESs, and then define the parallel composition of fuzzy DESs that is equivalent to that in [19]; {\it max-product} and {\it max-min} automata for modeling fuzzy DESs are considered; (ii) we deal with a number of fundamental problems regarding supervisory control of fuzzy DESs, particularly demonstrate controllability theorem and nonblocking controllability theorem of fuzzy DESs, and thus present the conditions for the existence of supervisors in fuzzy DESs; (iii) we analyze the complexity for presenting a uniform criterion to test the fuzzy controllability condition of fuzzy DESs modeled by max-product automata; in particular, we present in detail a general computing method for checking whether or not the fuzzy controllability condition holds, if max-min automata are used to model fuzzy DESs, and by means of this method we can search for all possible fuzzy states reachable from initial fuzzy state in max-min automata; also, we introduce the fuzzy $n$-controllability condition for some practical problems; (iv) a number of examples serving to illustrate the applications of the derived results and methods are described; some basic properties related to supervisory control of fuzzy DESs are investigated. To conclude, some related issues are raised for further consideration

Fault-tolerant supervisory control of discrete-event systems

In this dissertation, I introduce my study on fault-tolerant supervisory control of discrete event systems. Given a plant, possessing both faulty and nonfaulty behavior, and a submodel for just the nonfaulty part, the goal of fault-tolerant supervisory control is to enforce a certain specifcation for the nonfaulty plant and another (perhaps more liberal) specifcation for the overall plant, and further to ensure that the plant recovers from any fault within a bounded delay so that following the recovery the system state is equivalent to a nonfaulty state (as if no fault ever happened). My research includes the formulation of the notations and the problem, existence conditions, synthesizing algorithms, and applications

Contrôle et diagnostic décentralisés des systèmes à évènements discrets approche multi-décisionnelle

De nos jours, les systèmes technologiques sont devenus très complexes (matériel informatique, logiciel, système de télécommunication, usine manufacturière, etc.), et cette complexité croît continuellement de sorte que les anciennes techniques intuitives utilisées pour leur conception, leur étude et leur réalisation deviennent inadaptées. À cause de cette complexité croissante, la probabilité pour qu'une erreur (ou panne) inattendue survienne est de plus en plus grande. Plus encore, quelques erreurs peuvent provoquer des accidents très graves causant des pertes économiques ou humaines. C'est dans ce cadre que les méthodes formelles ont été développées pour l'analyse, la conception et la réalisation des systèmes logiciels et électroniques quelque [i.e. quelle que] soit leur complexité. Ainsi, l'étude des systèmes à événements discrets (SED) a été introduite avec l'objectif de développer des méthodes formelles pour répondre à des besoins pressants, tels que le contrôle, le diagnostic, le pronostic, le test et la vérification des comportements discrets des systèmes technologiques. Cette thèse considère et généralise les études du contrôle et du diagnostic décentralisés des SED. Le principe commun du contrôle et du diagnostic décentralisés des SED est la prise de décision décentralisée, qui est basée sur l'utilisation d'une architecture décentralisée. Cette dernière est constituée de plusieurs décideurs locaux qui observent partiellement un SED et prennent des décisions locales qui sont ensuite fusionnées par un module de fusion D. Ce dernier, en se basant sur une fonction de fusion, calcule à partir des décisions locales une décision globale. Le système englobant les décideurs locaux et le module de fusion s'appelle un décideur décentralisé. L'ensemble de tous les décideurs décentralisés ayant D comme module de fusion est appelé D-architecture. La principale contribution de cette thèse est de proposer une nouvelle approche de prise de décision décentralisée, appelée multi-décision et qualifiée de multi-décisionnelle. Le principe de la multi-décision est basé sur l'utilisation de plusieurs (disons p) décideurs décentralisés (DD[indice supérieur j)[indice inférieur j=1,...,p] qui fonctionnent simultanément et en parallèle. Chaque DD[indice supérieur J] a une architecture décentralisée parmi celles qu'on trouve dans la littérature. C'est-à-dire que chaque DD[indice supérieur J] est constitué d'un ensemble de décideurs locaux ([Dec[indice supérieur J][indice inférieur i])[indice inférieur i=1,...,n] dont les décisions locales sont fusionnées par un module de fusion D[indice supérieur j] afin d'obtenir une décision globale. Dans l'architecture multi-décisionnelle, les décisions globales des p (DD[indice supérieur j])[indice inférieur j=1,...,p] sont fusionnées par un module D afin d'obtenir une décision effective qui respecte une propriété désirée Pr. L'intérêt de la multi-décision est que l'architecture ((DD[indice supérieur j])[indice inférieur j=1,..., p], D) constituée des différents (DD[indice supérieur j])[indice inférieur j =1,...,p] et de D généralise chacune des architectures DD[indice supérieur j]. C'est-à-dire que l'ensemble des SED auxquels on peut appliquer ((DD[indice supérieur j])[indice inférieur j=1,...,p], D) englobe les différents SED auxquels on peut appliquer les différents DD[indice supérieur j] séparément. Nous avons étudié l'approche multi-décisionnelle sur deux exemples de prise de décision : le contrôle supervisé et le diagnostic. On obtient alors le contrôle et le diagnostic multi-décisionnels. Dans les deux cas, l'approche multi-décisionnelle nécessite une décomposition de langages infinis (c.-à-d., contenant un nombre infini de séquences), qui est connue comme étant un problème difficile. Pour résoudre ce problème, on a proposé, dans le cas particulier des langages réguliers, une méthode qui transforme la décomposition d'un langage infini X en une décomposition d'un ensemble fini d'états marqués. Pour arriver à cela, on a dû s'imposer une restriction en ne considérant que les décompositions de X qui respectent une condition spécifique. Cette condition présente l'avantage de rendre les conditions d'existence de solutions vérifiables. Nous avons ainsi développé des algorithmes pour vérifier les conditions d'existence de solutions pour le contrôle et le diagnostic multi-décisionnels. Ces algorithmes ont le même ordre de complexité que les algorithmes qui vérifient les conditions d'existence de solutions pour le contrôle et le diagnostic décentralisés. Il est important de noter que les conditions d'existence obtenues pour une architecture multi-décisionnelle ((DD[indice supérieur j])[indice inférieur j=1,..., p], D) sont moins contraignantes que celles obtenues pour chacune des architectures DD[indice supérieur j]

Automata-Theoretic Approaches to Planning in Robotics: Combinatorial Filter Minimization, Planning to Chronicle, Temporal Logic Planning With Soft Specifications, and Sensor Selection for Detecting Deviations From a Planned Itinerary

In this dissertation, we present a collection of new planning algorithms that enable robots to achieve complex goals, beyond simple point-to-point path planning, using automata-theoretic methods, and we consider the filter minimization (FM) problem and a variant of it, filter partitioning minimization (FPM) problem, which aims to minimize combinatorial filters, used for filtering and automata-theoretic planning in systems with discrete sensor data. We introduce a new variant of bisimulation, compatibility, and using this notion we identify several classes of filters for which FM or FPM is solvable in polynomial time, and propose several integer linear programming (ILP) formulations of FM and FPM. Then, we consider a problem, planning to chronicle, in which a robot is tasked with observing an uncertain time-extended process to produce a ‘chronicle’ of occurrent events that meets a given specification. This problem is useful in applications where we deploy robots to autonomously make structured videos or documentaries from events occurring in an unpredictable environment. Next, we study two variants of temporal logic planning in which the objective is to synthesize a trajectory that satisfies an optimal selection of soft constraints while nevertheless satisfying a hard constraint expressed in linear temporal logic (LTL). We also extend planning to chronicle with the idea of this problem. Then, we consider the problem of planning where to observe the behavior of an agent to ensure that the agent’s execution within the environment fits a pre-disclosed itinerary. This problem arises in a range of contexts including in validating safety claims about robot behavior, applications in security and surveillance, and for both the conception and the (physical) design and logistics of scientific experiments

Discrete Time Systems

Discrete-Time Systems comprehend an important and broad research field. The consolidation of digital-based computational means in the present, pushes a technological tool into the field with a tremendous impact in areas like Control, Signal Processing, Communications, System Modelling and related Applications. This book attempts to give a scope in the wide area of Discrete-Time Systems. Their contents are grouped conveniently in sections according to significant areas, namely Filtering, Fixed and Adaptive Control Systems, Stability Problems and Miscellaneous Applications. We think that the contribution of the book enlarges the field of the Discrete-Time Systems with signification in the present state-of-the-art. Despite the vertiginous advance in the field, we also believe that the topics described here allow us also to look through some main tendencies in the next years in the research area

The Fifth NASA Symposium on VLSI Design

The fifth annual NASA Symposium on VLSI Design had 13 sessions including Radiation Effects, Architectures, Mixed Signal, Design Techniques, Fault Testing, Synthesis, Signal Processing, and other Featured Presentations. The symposium provides insights into developments in VLSI and digital systems which can be used to increase data systems performance. The presentations share insights into next generation advances that will serve as a basis for future VLSI design

Journal of Telecommunications and Information Technology, 2018, nr 1

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