يك روش مبتني بر دامنه براي شبيه‌سازي ناظر در كنترل نظارتي سيستم‌هاي گسسته

Simulating Observer in Supervisory Control- A Domain-based Method

در كنترل نظارتي سيستم هاي گسسته، يك پايشگر پاسخ هاي سيستم به وقايع محيطي را پايش مي كند تا اگر پاسخ سيستم نامطلوب باشد، يك موقعيت ناامن يا بحراني را به كاربر گزارش كند. منظور از پاسخ نامطلوب، پاسخي از سيستم است كه باعث نقض نياز كاربر سيستم شود. تاكنون چندين روش براي مدل‌سازي و شبيه‌سازي كنترل سرپرستي سيستم هاي گسسته ارايه شده اند، اما فقدان يك روش سيستماتيك كه متكي به داده هاي دامنه مساله باشد، وجود دارد. به منظور ارايه يك روش مبتني بر دامنه، ما از يك روش سه مرحله اي استفاده مي كنيم. در مرحله اوّل، با داده هاي گسسته شروع مي كنيم. داده هاي گسسته، عناصر اوّليه محيط سيستم هاي گسسته است و به وسيله كاربران سيستم به عنوان يك وسيله اندازه گيري نيازهايشان استفاده مي‌شود. نياز ها، در سيستم هاي حساس به ايمني، مانند سيستم هاي پزشكي و هوافضا نقش حياتي ايفا مي كند. ما از داده-هاي گسسته براي تعريف رخدادها و شروطي استفاده مي كنيم كه در تعريف نيازها استفاده مي شود. پس از استخراج رخدادها و شروط از روي داده هاي دامنه مساله و تعريف نيازها، يك اتوماتاي پتري ساخته مي شود. اين اتوماتا براي تعيين نقض نيازهاي كاربران سيستم در مرحله دوّم استفاده مي شود. اتوماتاي پتري هسته پايشگر را تشكيل مي دهد و براي تشخيص پاسخ-هاي نامطلوب سيستم به نيازهاي كاربران استفاده مي شود. در قدم سوّم، شبيه سازي هنگام اجراي مشاهده گر ارايه مي شود كه در آن از فناوري‌هاي چندخطي و چندنخي و چند وظيفه اي كتابخانه TPL از ماكروسافت استفاده مي شود. در خاتمه، سيستم حفاظت قطار به عنوان يك مورد مطالعه از سيستم هاي گسسته همروند مطرح مي شود تا نحوه به كارگيري مراحل روش پيشنهادي براي مدل‌سازي و شبيه سازي مشاهده گر نشان داده شود. نتايج شبيه سازي بر اساس پياده سازي روي رايانه چند هسته تحليل مي شود.

In the supervisory control of systems, an observer monitors discrete system responses to the events of the system environment and will report an unsafe or critical situation if the response is undesired. The undesired response means that it does not adhere to user’s requirements. Several methods have already been proposed to model and simulate supervisory control of discrete systems; however, there is a lack of a systematic method relying on problem domain data. To present a domain-based method, we use a three-step method. In the first step, we commence with discrete data. Discrete data are primary ingredients of the discrete systems environment and used by system users as a gauge to express their requirements playing a vital role in safety-critical systems, such as medical and avionic ones. We use the discrete data for definition of events and conditions constituting requirements definition. Having extracted events, conditions, and user’s requirements from problem domain data, a Petri-Net automaton is constructed for identifying violation of user’s requirements in the second step. The net constitutes the core of the observer and it is used to identify undesired responses of the system. In the third step, run-time simulation of the observer is suggested using multithreading mechanism and Task Parallel Library (TPL) technology of Microsoft. Finally, by proposing the Train Protection System as a case study of a discrete concurrent system, we tangibly show how one can apply the steps of our method for modeling and simulation of the observer. The simulation results were analyzed based on the system implementation on a multi-core computer.