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连续设备可证明安全数字控制器的自动形式化综合。 (英语) Zbl 1441.93171号

摘要:我们提出了一种可靠的、自动化的方法,用于合成以时间不变模型表示的物理设备的安全数字控制器。模型是具有输入的线性微分方程,在连续状态空间中演化。综合精确地解释了控制器引入的有限精度算法的影响。该方法使用反例引导的归纳综合:归纳推广阶段产生一个已知可以稳定模型的控制器,但对于模型的所有初始条件而言,该控制器可能并不安全。然后通过有界模型检查验证安全性:如果验证步骤失败,则为归纳推广提供反例,并且该过程进一步迭代,直到获得安全控制器。通过从数字控制文献中自动合成物理设备模型的安全控制器,我们证明了该方法的实用价值。

MSC公司:

93立方62 数字控制/观测系统
93亿B50 合成问题
93立方厘米 由常微分方程控制的控制/观测系统
93D20型 控制理论中的渐近稳定性
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Abate,A.,Bessa,I.,Cattaruzza,D.,Chaves,L.,Cordeiro,L.C.,David,C.,Kesseli,P.,Kroening,D.,Polgreen,E.:DSSynth:物理设备的自动数字控制器合成工具。摘自:自动化软件工程国际会议(ASE),第919-924页。IEEE计算机学会(2017)
[2] Abate,A.,Bessa,I.,Cattaruzza,D.,Cordeiro,L.C.,David,C.,Kesseli,P.,Kroening,D.:连续设备数字稳定控制器的声音和自动合成。摘自:《混合系统:计算与控制》(HSCC),第197-206页。ACM(2017)·Zbl 1369.93189号
[3] 阿巴特,A。;贝萨,I。;Cattaruzza,D。;Cordeiro,Lc;大卫·C。;Kesseli,P。;Kroening,D。;波尔格林,E。;马朱姆达尔,R。;Kunčak,V.,状态空间物理植物数字控制器的自动形式合成,计算机辅助验证(CAV),462-482(2017),Cham:Spriger,Cham
[4] Anta,A.、Majumdar,R.、Saha,I.、Tabuada,P.:控制系统实现的自动验证。摘自:嵌入式软件国际会议(EMSOFT),第9-18页。ACM(2010)
[5] 天文,Kj;Murray,Rm,《反馈系统:科学家和工程师导论》(2008),普林斯顿:普林斯顿大学出版社,普林斯顿·Zbl 1144.93001号
[6] 奥斯特罗姆,Kj;Hägglund,T.,《先进PID控制》(2006),三角研究园区:ISA-仪表、系统和自动化协会,三角研究园
[7] 奥斯特罗姆,Kj;Wittenmark,B.,《计算机控制系统:理论与设计》(1997),《上鞍河:普伦蒂斯·霍尔》,上鞍河
[8] 贝尔塔,C。;尤丹诺夫,B。;Gol,Ea,离散时间动力系统的形式化方法(2016),Cham:Spriger,Cham
[9] 贝萨,I。;伊斯梅尔,H。;帕拉雷斯,R。;Cordeiro,Lc;Filho,Jec,《不确定性数字控制系统的形式非脆弱稳定性验证》,IEEE Trans。计算。,66, 3, 545-552 (2017) ·Zbl 1364.93447号 ·doi:10.1109/TC.2016.2601328
[10] Brain,M.,Tinelli,C.,Rümmer,P.,Wahl,T.:IEEE-754浮点算法的自动形式语义。摘自:计算机算术(ARITH)研讨会,第160-167页。IEEE(2015)
[11] Brönnimann,H。;Melquiond,G。;Pion,S.,boost interval算术库的设计,Theor。计算。科学。,351, 1, 111-118 (2006) ·Zbl 1086.65046号 ·doi:10.1016/j.tcs.2005.09.062
[12] Chaudhuri,S.,Clochard,M.,Solar-Lezama,A.:使用平滑证明搜索桥接布尔和定量合成。收录于:POPL,第207-220页。ACM(2014)·Zbl 1284.68169号
[13] 陈,Tc;Chang,Cy;Han,Kw,用稳定性方程法简化传递函数,J.Frankl。研究所,308,4,389-404(1979)·兹比尔0429.93027 ·doi:10.1016/0016-0032(79)90066-8
[14] 埃姆·克拉克;Kroening,D。;Lerda,F。;Jensen,K。;Podelski,A.,检查ANSI-C程序的工具,系统构建和分析的工具和算法(TACAS),168-176(2004),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1126.68470号
[15] Darulova,E.,Kuncak,V.,Majumdar,R.,Saha,I.:定点程序的合成。摘自:EMSOFT,第22:1-22:10页。IEEE(2013)
[16] 德贝萨,Iv;伊斯梅尔,H。;Cordeiro,Lc;Filho,Jec,使用直接和增量形式实现的定点数字控制器验证,Des。自动。嵌入。系统。,20, 2, 95-126 (2016) ·doi:10.1007/s10617-016-9173-5
[17] Duggirala,P.S.,Viswanathan,M.:使用软件验证分析实时线性控制系统。摘自:IEEE实时系统研讨会(RTSS),第216-226页(2015)
[18] Fadali,S。;Visioli,A.,《数字控制工程:分析与设计》(2009),阿姆斯特丹:爱思唯尔,阿姆斯特丹
[19] 费亚略,Ij;Georgiou,Tt,《关于受字长约束的采样数据系统的稳定性和性能》,IEEE Trans。自动。控制,39,12,2476-2481(1994)·Zbl 0825.93437号 ·数字对象标识代码:10.1109/9.362844
[20] 富兰克林,G。;鲍威尔,D。;Emami-Naeini,A.,《动态系统的反馈控制》(2015),伦敦:皮尔逊,伦敦
[21] 加季克,Z。;林,M-T;斯科塔里克,D。;吴聪,S。;Kecman,V.,《最优控制:弱耦合系统和应用》(2008),博卡拉顿:CRC出版社,博卡拉顿
[22] 角,Ra;Johnson,C.,矩阵分析(1990),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·兹比尔0704.15002
[23] Jha,S.、Gulwani,S.,Seshia,S.A.、Tiwari,A.:Oracle-guided component-based program synthesis。参见:软件工程国际会议(ICSE),第1卷,第215-224页。ACM(2010)
[24] Jha,S.,Seshia,S.A.:SWATI:使用测试和归纳法自动合成字长。CoRR(2013)。arxiv:1302.1920
[25] Jha,S.,Seshia,S.A.,Tiwari,A.:混合系统最佳开关逻辑的合成。收录于:EMSOFT,第107-116页。ACM(2011)
[26] Kokotovic,私人有限公司;阿勒蒙,Jj;小温克尔曼;Chow,Jh,时间尺度的奇异摄动和迭代分离,自动机,16,1,23-33(1980)·Zbl 0427.93007号 ·doi:10.1016/0005-1098(80)90083-7
[27] Kroening,D。;斯特里赫曼,O。;Zuck,Ld;Attie,Pc;科尔特斯,A。;Mukhopadhyay,S.,重现直径的有效计算,验证,模型检查和抽象解释(VMCAI),298-309(2003),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1022.68579号
[28] Kroening,D。;Tautschnig,M。;E·阿尔布拉哈姆。;Havelund,K.,CBMC-C有界模型检查器-(竞争贡献),《系统构建和分析的工具和算法》,389-391(2014),柏林:施普林格出版社,柏林
[29] Liberzon,D.,量化信号系统的混合反馈稳定,Automatica,39,9,1543-1554(2003)·Zbl 1030.93042号 ·doi:10.1016/S0005-1098(03)00151-1
[30] 刘杰。;Ozay,N.,《基于时序逻辑的控制综合具有鲁棒裕度的有限抽象》,《非线性分析》。混合系统。,22, 1-15 (2016) ·Zbl 1344.93046号 ·doi:10.1016/j.nahs.2016.02.002
[31] Luyben,W.,《外部与内部开环不稳定过程》,工业工程化学。第7、3、2713-2720号决议(1998年)·doi:10.1021/ie9800400
[32] 小马祖;Davidian,A。;Tabuada,P。;Touili,T。;库克,B。;Jackson,P.,《PESSOA:嵌入式控制器综合工具》,计算机辅助验证(CAV),566-569(2010),柏林:施普林格出版社,柏林
[33] 米德尔顿,罗得岛;Goodwin,Gc,《数字控制和估算:统一方法》(1990年),《上鞍河:普伦蒂斯·霍尔》,上鞍河·Zbl 0754.93053号
[34] Moore,Re,《区间分析》(1966),《恩格尔伍德悬崖:普伦蒂斯·霍尔》,恩格尔伍德崖·Zbl 0176.13301号
[35] 弗吉尼亚州奥利维拉;Costa,Ef;Vargas,Jb,实验室实验用磁悬浮控制系统的数字实现,IEEE Trans。教育。,42, 4, 315-322 (1999) ·doi:10.1109/13.804538
[36] 阿克乌吉达;Chaillet,北卡罗来纳州。;利亚查,A。;马里兰州Berrandjia;Hamerlain,M.,《高速低功耗有限字长PID控制器的设计》,控制理论技术。,12, 1, 68-83 (2014) ·doi:10.1007/s11768-014-2131-5
[37] Park,J。;Pajic,M。;Lee,我。;Sokolsky,O.,线性控制器软件的可扩展验证,系统构建和分析的工具和算法(TACAS),662-679(2016),柏林:施普林格,柏林
[38] 毕加索,B.,比奇,A.:采用量化状态量化输入静态反馈的LTI系统的稳定性。摘自:混合系统国际研讨会:计算与控制,第405-416页。斯普林格(2003)·Zbl 1032.93023号
[39] 普拉莫德,S。;Chidambaram,M.,调节PID控制器的不稳定生物反应器传递函数模型的闭环识别,生物过程工程,22,2,185-188(2000)·数字标识代码:10.1007/s004499900077
[40] Ravanbakhsh,H.,Sankaranarayanan,S.:切换系统控制Lyapunov函数的反例引导综合。摘自:决策与控制会议(CDC),第4232-4239页(2015)
[41] Ravanbakhsh,H.,Sankaranarayanan,S.:使用反例指导框架的切换系统鲁棒控制器综合。摘自:嵌入式软件国际会议(EMSOFT),第8:1-8:10页。ACM(2016)
[42] Roux,P.,Jobredeaux,R.,Garoche,P.-L.:控制命令软件的闭环分析。摘自:混合系统国际会议:计算与控制(HSCC),第108-117页。ACM(2015)·兹比尔1364.93504
[43] Solar-Lezama,A.、Tancau,L.、Bodík,R.、Seshia,S.A、Saraswat,V.A.:有限程序的组合草图绘制。摘自:编程语言和操作系统架构支持国际会议,第404-415页。ACM(2006)
[44] Spong,Mw,Acrobot的摆动控制问题,IEEE控制系统。,15, 1, 49-55 (1995) ·数字对象标识代码:10.1109/37.341864
[45] Tabuada,P.,《混合系统的验证和控制:符号方法》(2009),纽约:施普林格出版社,纽约·Zbl 1195.93001号
[46] 塔迪奥,F。;洛佩兹,Op;Alvarez,T.,《通过稳健回路成形控制中和过程》,IEEE Trans。控制系统。技术。,8, 2, 236-246 (2000) ·数字对象标识代码:10.1109/87.826795
[47] Tan,R.H.G.,Hoo,L.Y.H.:使用状态空间方法对DC-DC转换器进行建模和仿真。摘自:能源转换会议(CENCON),第42-47页。IEEE(2015)
[48] Van Loan,C.,计算涉及矩阵指数的积分,IEEE Trans。自动。控制,23,3,395-404(1978)·Zbl 0387.65013号 ·doi:10.10109/TAC.1978.1101743
[49] Wang,T.E.,Garoche,P.-L.,Roux,P.,Jobredeaux,R.,Feron,E.:模型和代码级别鲁棒性的形式化分析。摘自:混合系统国际会议:计算与控制(HSCC),第125-134页。ACM(2016)·Zbl 1364.93249号
[50] 吴,J。;李·G。;陈,S。;Chu,J.,鲁棒有限字长控制器设计,Automatica,45,12,2850-2856(2009)·Zbl 1192.93039号 ·doi:10.1016/j.automatica.2009.09.001
[51] Zamani,M.、Mazo,M.和Abate,A.:网络控制系统的有限抽象。参见:决策和控制会议(CDC),第95-100页。IEEE(2014)
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