Sistemi di controllo Time-driven e Event-driven. Corso di Sistemi RT Prof. Davide Brugali Università degli Studi di Bergamo

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1 Sistemi di controllo Time-driven e Event-driven Corso di Sistemi RT Prof. Davide Brugali Università degli Studi di Bergamo

2 State Charts in UML

3 State chart Diagrams

4 Specifiche del problema 4 Si progetti il sistema di regolazione automatica della velocità di un autovettura. Il conducente interagisce con il sistema usando tre dispositivi: leva di regolazione, freno, acceleratore. Il sistema interagisce con il motore attraverso due dispositivi: encoder che rileva la velocità dell albero motore Iniettore di benzina che varia la velocità del motore Le condizioni iniziali di funzionamento del sistema di regolazione prevedono che: il conducente abbia acceso il motore il conducente stia usando l auto manualmente

5 Specifiche del problema Successivamente il conducente interagisce con il sistema di controllo secondo le seguenti modalità: M1: il conducente sposta la leva su ACCEL mantenendola in quella posizione. Il sistema inizia l accelerazione automatica e l auto accelera M2: il conducente rilascia la leva per mantenere la velocità raggiunta. Il sistema smette di accelerare e mantiene la velocità raggiunta dell auto, che viene memorizzata per riferimenti futuri. M3: il conducente usa il freno per disabilitare il sistema di guida automatico. L auto è sotto il controllo manuale M4: il conducente sposta la leva sulla posizione di RESUME per ripristinare il sistema di guida. Il sistema inizia una accelerazione (o decelerazione) per raggiungere la velocità precedentemente memorizzata M5: quando la velocità memorizzata viene raggiunta questa viene mantenuta dal sistema M6: il conducente sposta la leva sulla posizione OFF. Il sistema disabilita il controllo automatico e l auto è sotto il controllo manuale M7: il conducente ferma l auto e spegne il motore 5

6 Eventi scambiati con l ambiente esterno Input del conducente e reazioni del sistema Leva evento Accel causa accelerazione automatica se non viene premuto il freno evento Cruise attiva il sistema di controllo e può solo seguire evento Accel evento Resume deve essere preceduto da disabilitazione del sistema di controllo e memorizzazione della velocità raggiunta evento Off disabilita sempre il sistema di controllo Freno evento Brake Pressed disabilita il sistema di guida automatico. Il controllo automatico del veicolo non è possibile mentre il freno è premuto. Dopo aver rilasciato il freno il controllo automatico può essere ripristinato Motore evento Engine On azzera la velocità desiderata evento Engine Off disabilita ogni attività del sistema 6

7 Statechart Engine On Cruise Control statechart Idle Engine Off Engine Running Initial Accel [Brake Off] Cruising Off Off Accel [Brake Off] Resume [Brake Off] Brake Pressed Automated Control Accelerating Do/Increase Speed Exit/Select Desired Speed Accel Resuming Off Do/Resume Cruising Cruise Accel Reached Cruising Cruising Do/Maintain Speed 7

8 Condizioni definiscono un aspetto del sistema che puo` essere vero o falso in un certo momento sono associate agli events Notazione event [condition] 8

9 Evento ``Timer`` evento speciale che specifica un evento dopo un certo intervallo di tempo Notazione after (elapsed time) after (10 seconds) 9

10 Esempio di Condizioni ATM partial statechart 10

11 Azioni Computazione eseguita come risultato di una transizione Eseguita istantaneamente durante la transizione Notazione event/action 11

12 Esempio di Azioni ATM partial statechart 12

13 Azioni Entry Azione eseguita tutte le volte che si entra in uno stato Eseguita prima di qualsiasi attività interna Si usa se c`è più di una transizione che va in uno stato Notazione entry/action 13

14 Esempio di azioni entry ATM partial statechart 14

15 Azione Exit Azione eseguita tutte le volte che si esce da uno stato Eseguita solo dopo il completamento di tutte le attivita` interne Si usa se c`è più di una transizione che lascia uno stato Notazione exit/action 15

16 Esempio di azione exit Cruise Control partial statechart 16

17 Attività Sono computazioni eseguite per tutta la durata di uno stato Sono abilitate all`entrata in uno stato e disabilitate all`uscita di uno stato Notazioni event/enable activity event/disable activity do/activity 17

18 Cruise Control statechart 18

19 Linee guida per sviluppo di statecharts STATI Nome dello stato deve riflettere un intervallo di tempo reale Nome dello stato unico Deve essere possibile uscire da ogni stato 19

20 Linee guida per sviluppo di statecharts 20 AZIONI EVENTI Non confondere evento (causa) con azione (effetto) Nomi di eventi e azioni non ambigui Condizioni sugli eventi hanno valore booleano Azioni e condizioni sono opzionali: da usare solo se necessario

21 Confezionamento cioccolatini

22 Confezionamento cioccolatini Il sistema di confezionamento cioccolatini è composto da un nastro trasportatore azionato da un motore, una telecamera posta verticalmente sopra il nastro, un pistone per rimuovere i cioccolatini dal nastro e depositarli nella confezione aperta e un pistone per sostituire la confezione piena con una vuota. Sul nastro trasportatore vengono depositati (a sinistra nell immagine) due tipi di cioccolatini (uno alla volta): FR : Ferrero Rocher PC : Pocket Coffee I cioccolatini arrivano in ordine casuale. Ogni confezione deve contenere due cioccolatini di tipo FR e un cioccolatino di tipo PC. Viene riempita una confezione alla volta.

23 Confezionamento cioccolatini Il nastro trasportatore è un sottosistema regolato che mantiene la velocità costante. Quando un cioccolatino entra nel campo visivo della telecamera posta sopra il nastro, il sistema di confezionamento riconosce di che tipo è il cioccolatino. Se il cioccolatino rispetta una delle sequenze possibili (es. FR FR PC) viene azionato il pistone che lo deposita nella confezione aperta. Se invece il cioccolatino non rispetta una delle sequenze possibili (es. FR PC PC) viene lasciato sul nastro trasportatore. Quando una confezione è completa, viene rimossa e sostituita con una vuota. Nello stato iniziale il nastro trasportatore è in movimento ma non ci sono cioccolatini; la confezione aperta non contiene cioccolatini.

24 SCADA

25 SCADA Si consideri un sistema di Supervisione, Controllo e Acquisizione Dati (SCADA) per il controllo di una cella di verniciatura. La cella di verniciatura è composta da tre serbatoi (Tank) di vernice (rosso, verde e blu) e da un serbatoio di mescola (Mixer) delle vernici come mostrato nella figura seguente. Ogni serbatoio di colore è collegato a una pompa che fornisce la vernice per riempire il serbatoio. Ogni serbatorio ha una valvola che regola il flusso di vernice dal serbatoio di colore al serbatoio di mescola. Quando un serbatoio diventa pieno, la pompa di ingresso viene chiusa dal controllore. Parimenti, quando un serbatoio diventa vuoto la valvola di uscita viene chiusa dal controllore.

26 SCADA Il serbatoio di mescola ha la pompa di verniciatura (Spray) che viene aperta e chiusa dal controllore quando l operatore aziona o rilascia la leva sulla pistola di verniciatura. Quando il serbatoio di mescola diventa vuoto la pompa di verniciatura viene chiusa dal controllore. Quando il serbatoio di mescola diventa pieno le valvole dei serbatoi di colore vengono chiuse dal controllore. Quando il serbatoio di mescola non è vuoto, la pistol Spray può essere azionata. Tutti i serbatoi hanno un sensore che misura il livello corrente di vernice. All avvio del sistema tutti i serbatoi sono vuoti e le pompe che forniscono la vernice ai serbatoi di colore vengono attivate dal controllore.