Teoria ed esercitazioni di Automazione Industriale

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1 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Automatica e Informatica Fabio Balduzzi Teoria ed esercitazioni di Automazione Industriale Diploma Universitario a Distanza in Ingegneria Logistica e della Produzione Corso di Automazione Industriale 9658 A 2000

2 A discrete-event dynamic system (DEDS) is a dynamic system whose evolution in time is governed by the abrupt occurrence of physical events, at possibly irregular intervals. The study of such systems has become increasingly important in recent times because of the proliferation of human-made and computer- controlled systems. Such systems typically have discrete quantities that are controlled (e.g., how many parts are in an inventory, how many planes are in a runaway, how many telephone calls are active, how many parts are in a buffer.) Many examples of DEDS s exist, especially where digital computers are involved: communication networks, manufacturing facilities, or the execution of a computer program are typical examples. 3

3 4 Prefazione Questo libro trae origine dal materiale didattico utilizzato durante le esercitazioni del corso di Automazione Industriale del Diploma Universitario a Distanza in Ingegneria Logistica e della Produzione presso il Politecnico di Torino nell anno accademico Ogni capitolo del testo si compone di richiami teorici, esercizi corredati dalla soluzione completa e problemi proposti. Completano il testo due appendici: nella prima vengono riportate le esercitazioni di laboratori e nella seconda viene brevemente descritto il software di simulazione di sistemi ad eventi discreti StateTra utilizzato durante le esercitazioni di laboratorio. Questo applicativo corredato del manuale d uso è reperibile gratuitamente al seguente indirizzo WEB: Infine, desidero ringraziare il prof. Giuseppe Menga, docente del corso di Controlli Automatici della Laurea in Ingegneria Gestionale del Politecnico di Torino, per i preziosi consigli ed il materiale che mi sono stati forniti durante la preparazione di questo testo. Infatti, alcuni degli argomenti presentati in questo testo sono tratti seppur in forma rielaborata dal libro Teoria dei sistemi ad eventi discreti, Giuseppe Menga e Donato Carlucci, UTET Libreria, Torino, 1998.

4 5 Indice 1 Sistemi dinamici ad eventi discreti Stati ed eventi Il concetto di evento Modelli temporizzati e non temporizzati Modelli non temporizzati: linguaggi ed automi a stati finiti Automi a stati finiti Reti di Petri Il modello a rete di Petri della coda in una risorsa Problemi proposti Modelli temporizzati L aggregazione dello stato La struttura dell orologio Orologio a velocità variabile Automi temporizzati ed automi stocastici Reti di Petri temporizzate Automi stocastici temporizzati Generalized Semi-Markov Process (GSMP) Problemi proposti Processi stocastici Processi di Markov e catene di Markov Il processo di Poisson e la distribuzione esponenziale Catene di Markov a tempo continuo Il bilanciamento dei flussi Problemi proposti Teoria delle code Processi di nascita e morte 45

5 6 4.2 La funzione generatrice di probabilità Il modello di una risorsa La legge di Little La coda M/M/ La coda M/M/m La coda M/M/1/K Problemi proposti Reti di code La proprietà della forma prodotto Reti di code aperte Problemi proposti Le reti di code chiuse e la forma prodotto Il bilanciamento dei flussi nelle reti di code chiuse La forma prodotto nelle reti di code chiuse Reti di code BCMP Fattori di visita e tassi di circolazione Problemi proposti Le reti di code chiuse e l analisi al valor medio Analisi al valor medio Stazioni multiserventi Classi multiple di utenti Controllo di una rete di code chiuse Problemi proposti.. 93 A Esercitazioni di laboratorio 95 A.1 L.A.I.B. di Automazione Industriale - Scheda N A.2 L.A.I.B. di Automazione Industriale - Scheda N A.3 L.A.I.B. di Automazione Industriale - Scheda N A.4 L.A.I.B. di Automazione Industriale - Scheda N B Il simulatore di sistemi ad eventi discreti 113 B.1 Principali funzionalità 113 B.1.1 State Transition: l editor di macchine a stati. 114 B.1.2 GUI Creazione di una interfaccia grafica 121