Diagnostica degli eventi: Implementazione in Matlab

This thesis aims to illustrate the fundamental concepts of diagnostics of discrete event systems (DES) and to develop software for the application of fault diagnosis methodologies. DES (Discrete Event Systems) are ED (Event Driven), or systems whose dynamics are driven by the occurrence of the events themselves. In our case study, we will deal with non-timed and finite-state DES. Their behavior can be modeled through a regular language. The problem of diagnosis consists in identifying if and when abnormal behavior occurs in the system considered. The approach presented in this thesis uses automata as a model, assuming that some of the events are unobservable, in particular those that model failures. The standard definition of diagnosability of discrete event systems addresses the problem of detecting unobservable faults, using a model built from sequences of observable events. A further aspect is that of safe diagnosability, which requires fault detection to occur before the execution of a certain set of strings prohibited during system operation. For example, this constraint may be necessary to prevent local faults from turning into failures that could cause safety risks. If the system is safe diagnosable, reconfiguration actions may be forced upon detection of a fault, before performing unsafe behavior. In this thesis, all the concepts necessary to understand the work performed will be exposed and the fundamental concepts of DES diagnostics (diagnosability and safe diagnosability) will be explored and the software I developed for the application of the fault diagnosis methodologies will be illustrated.

Questa tesi ha la scopo di illustrare i concetti fondamentali della diagnostica di sistemi ad eventi discreti (DES) e di sviluppare un software per l’applicazione delle metodologie della fault diagnosis (diagnosi di un guasto). I DES (Sistemi ad eventi discreti) sono ED (Event Driven), ovvero sistemi la cui dinamica è guidata dall’occorrenza degli eventi stessi. Nel nostro caso di studio, ci occuperemo di DES non temporizzati e a stati finiti. Il loro comportamento è modellabile attraverso un linguaggio regolare. Il problema della diagnosi consiste nell’individuare se e quando si verifica un comportamento anomalo nel sistema considerato. L’approccio presentato in questa tesi utilizza come modello gli automi ipotizzando che alcune degli eventi siano non osservabili, in particolare quelli che modellano i guasti. La definizione standard di diagnosability dei sistemi ad eventi discreti affronta ilproblema del rilevamento di fault non osservabili, utilizzando un modello costruito a partire da sequenze di eventi osservabili. Un ulteriore aspetto è quello della safe diagnosability, che richiede che il rilevamento dei fault avvenga prima dell’esecuzione di un determinato insieme di stringhe vietate durante il funzionamento del sistema. Ad esempio, questo vincolo potrebbe essere necessario per evitare che fault locali si trasformino in guasti che potrebbero causare rischi per la sicurezza. Se il sistema è safe diagnosable, al rilevamento di un fault potrebbero essere forzate azioni di riconfigurazione, prima dell’esecuzione di comportamenti non sicuri. In questa tesi, verranno esposti tutti i concetti necessari a comprendere il lavoro svolto e verranno approfonditi i concetti fondamentali della diagnostica di DES (diagnosability e safe diagnosability) e verrà illustrato il software che ho sviluppato per l’applicazione delle metodologie della fault diagnosis.