14、基于模型的监督控制器工程：从理论到实践

基于模型的监督控制器工程：从理论到实践

1. 工具与方法概述

在建模和仿真混合系统时，有多种工具可供选择。像Matlab/Simulink和Modelica等工具，可用于混合系统的建模和仿真活动，但它们缺乏对监督控制器综合的支持。而CIF工具集则不同，它能为模型的综合和分析提供具体支持。此外，文献中还存在其他系统工程方法，如SysML和MechatronicUML，这些方法主要便于异构模型的集成，与CIF的侧重点有所不同。

2. 网络物理系统设计工作流程

网络物理系统的控制通常由多层控制器组成，其中协调控制是重要的一环，它能实现制造机器、设备和系统的网络化集成。在这个过程中，监督控制器位于协调层，与资源层的反馈控制器进行交互。反馈控制回路基于组件的连续表示，而在更高层，离散事件表示更适合处理系统启动、任务协调、模式切换等情况。中间层接口则负责在基于连续时间模型的反馈控制器和监督控制器的控制逻辑之间进行信息转换。

下面为大家详细介绍基于模型的监督控制器开发工作流程：
1. 开发混合自动机模型 ：首先，开发系统组件的混合自动机模型，即不受控的混合工厂。这些模型描述了组件的所有可能行为，不局限于特定系统功能。可以使用仿真和基于仿真的可视化来验证这些模型。
2. 抽象离散事件模型 ：从不受控的混合工厂中抽象出不受控的离散事件工厂模型，这些模型用扩展有限自动机表示，可能需要借助混合观测器来抽象传感器和反馈控制器的信息。
3. 定义需求模型 ：用扩展有限自动机或基于状态的表达式定义系统功能相关的需求模型。然后，基于不受控的离散