Sistemi - SISTEMI A EVENTI DISCRETI (2019/2020)

Codice insegnamento
4S02785
Docente
Tiziano Villa
crediti
6
Settore disciplinare
ING-INF/05 - SISTEMI DI ELABORAZIONE DELLE INFORMAZIONI
Lingua di erogazione
Italiano
Periodo
I semestre dal 1-ott-2019 al 31-gen-2020.

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Orario lezioni

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Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire i principali metodi formali per la specifica, analisi e sintesi di sistemi a eventi discreti. Tali sistemi sono costituiti dalla composizione di componenti discrete eterogenee e concorrenti a diversi livelli di astrazione, anche con vincoli in tempo reale e interazione con sistemi continui artificiali e naturali.

Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di avere acquisito le conoscenze fondamentali nell'ambito dei formalismi e degli algoritmi per la specifica, analisi e sintesi di sistemi a eventi discreti per operare su di essi con la metodologia basata su modelli.

Queste conoscenze consentiranno allo studente di: i) rappresentare sistemi a eventi discreti sotto forma di linguaggi, automi e macchine a stati finiti, reti di Petri, automi ibridi; ii) analizzarne il comportamento mediante tecniche formali strutturali e comportamenti sia esatte che approssimate; iii) sintetizzare controllori supervisori d'impianti descritti da automi finiti con eventi incontrollabili e inosservabili; iv) analizzare il comportamento di sistemi ibridi semplici con dinamiche sia continue che discrete.

Al termine del corso lo studente sarà in grado di: i) valutare autonomamente vantaggi e svantaggi di differenti scelte di formalismi di specifica, e di algoritmi per l'analisi e sintesi nell'ambito dei sistemi a eventi discreti; ii) collaborare con altri specialisti di vari domini applicativi per scegliere il modello formale adatto al sistema a eventi discreti da modellare, analizzare e controllare; iii) proseguire anche autonomamente lo studio e la ricerca nell'ambito dei metodi formali per sistemi a eventi discreti sia per l'applicazione industriale che per la ricerca scientifica.

Prerequisiti. Il corso e' auto-contenuto, ma suppone la padronanza delle nozioni di base di matematica discreta, teoria degli automi ed equazioni differenziali.

Programma

Introduzione alla teoria dei sistemi:
sistemi lineari e non lineari, combinatori e reattivi, causali e non.
Sistemi discreti e macchine a stati (finiti e infiniti).
Macchine a stati finiti deterministiche e nondeterministiche.
Composizione di macchine a stati finiti.
Minimizzazione, determinizzazione, equivalenza e contenimento per macchine a stati finiti.
Relazioni di simulazione e bisimulazione per macchine a stati finiti.
Sintesi di controllori a stati finiti per proprieta' di sicurezza e di vitalita'.

Modelli di reti di Petri.
Analisi della raggiungibilita' di reti di Petri: grafo e albero di
raggiungibilita' e di copertura, equazioni di stato, matrici d'incidenza.
Proprieta' strutturali e comportamentali di reti di Petri.
Espressivita' di classi di reti di Petri.

Controllo supervisore per automi e linguaggi regolari.
Esistenza e determinazione di un supervisore sotto controllabilita' parziale.
Esistenza e determinazione di un supervisore sotto osservabilita' parziale.
Esistenza e determinazione di un supervisore non-bloccante.
Soluzioni sovrapprossimate e sottoapprossimate del problema del controllo supervisore.

Automi ibridi: specifica e comportamento.
Il problema della raggiungibilita' per automi temporizzati.

Testi di riferimento
Autore Titolo Casa editrice Anno ISBN Note
Edward A. Lee and Sanjit A. Seshia Introduction to Embedded Systems — A Cyber-Physical Systems Approach — Second Edition (Edizione 2) MIT Press 2017 978-0-262-53381-2
Angela Di Febbraro, Alessandro Giua Sistemi ad Eventi Discreti MvGraw-Hill 2002 88-386-0863-6

Modalità d'esame

L'esame consiste in una prova scritta contenente domande ed esercizi di teoria. La prova è superata con un voto maggiore o uguale a 18/30.
Per registrare il voto finale e' necessario ottenere la sufficienza
sia in Sistemi a Eventi Discreti che in Sistemi Dinamici.
Il voto finale e' la media dei due.

Materiale didattico

Documenti