Autor:
Tytuł:
Sprzętowa implementacja rozmytych sieci Petriego jako układów sterowania
Temat i słowa kluczowe:
systemy rozmyte ; sieci Petriego ; informatyka ; systemy cyfrowe
Streszczenie:
Zasadniczym celem pracy było opracowanie nowej, efektywnej metodologii transformacji rozmytej sieci Petriego, która może być traktowana jako formalny opis algorytmu sterowania pewnym procesem - do postaci układu cyfrowego, zrealizowanego w matrycowych strukturach FPGA, zarówno w wersji synchronicznej, jak i asynchronicznej. W pracy omówiono rozmyte sieci Petriego, asynchroniczne i samosynchronizujące się cyfrowe układy sekwencyjne i ich implementację w programowalnych układach logicznych FPGA, oraz automatyzacje projektowania układów cyfrowych opisanych sieciami Petriego, wraz z ich implementacją przy wykorzystaniu języka opisu sprzętu Verilog. Rozwiązano następujące problemy: ; 1. Opracowano metodę odwzorowania pojedynczego miejsca i podstawowego fragmentu rozmytej sieci Petriego w moduł sprzętowy wykonany w wersji synchronicznej i asynchronicznej ; 2. Opracowano nowy rozmyty przerzutnik RS w wersji synchronicznej i asynchronicznej, który zastosowano do realizacji rozmytej sieci Petriego ; 3. Opracowano metodę syntezy rozmytej sieci Petriego wykorzystującą opis funkcjonalny w języku Verilog ; 4. Dokonano oszacowania kosztów implementacji sieci przedstawionymi metodami ; 5. Opracowano metodę testowania sprzętowych rozmytych sieci Petriego, w tym zaprojektowano i wykonano mikroprocesorowy moduł testujący w postaci sprzętu i oprogramowania ; 6. Opracowano prosty format opisu struktury rozmytej sieci Petriego, nadający się do zastosowań inżynierskich ; 7. Zautomatyzowano proces syntezy romytej sieci Petriego w zakresie przejścia od testowego opisu struktury sieci do postaci kompletnego kodu w języku Verilog (wirtualnego komponentu), opisującego działanie tej sieci (program komputerowy) ; 8. Praktycznie zweryfikowano zaproponowaną metodologię syntezy poprzez wykonanie układów sterowania dwoma wybranymi modelami laboratoryjnymi
Abstract:
The main goal of the thesis was development of new, effective methodology of the fuzzy Petri net transformation, which may be treated as formal desctription of a control algorithm of some process - into the digital circuit, assembled using FPGA matrix structures, both as synchronous and asynchronous systems. In the work are discussed: fuzzy Petri nets, asynchronous (self clocked) digital sequential circuits and their implementation using Field-Programmable Gate Arrays (FPGA), and the automation of digital systems described by Petri nets, together with their implementation using Verilog hardware description language. The following problems were solved: ; 1. The method of how to transform a single place and the basic fragment of the fuzzy Petri net into the hardware module, as both synchronous, and asynchronous system was developed ; 2. A new fuzzy RS flip-flop was introduced as synchronous, and a synchronous circuit, which has been used for the fuzzy Petri net implementation ; 3. The method of the fuzzy Petri net synthesis which uses functional description in the Verilog language was developed ; 4. The cost of the introduced net implementation was estimated ; 5. The testing method of the hardware fuzzy Petri net was worked out, and microprocessor based testing device as a hardware and software was made ; 6. A simple description format (specification) of the fuzzy Petri net structure was described, which is suitable for engineering applications ; 7. A transformation process from textual description of the fuzzy Petri net into the complete Verilog code (as Intellectual Property Core), which describes the net behavior was automated (the computer program) ; 8. The proposed methodology of synthesis was practically verified by assembling two control devices for laboratory plants
Opis:
promotor: dr hab. inż. Jacek Kluska, prof. Politechniki Rzeszowskiej, Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, Katedra Informatyki i Automatyki ; recenzenci: prof. dr. hab. inż. Marian Adamski, Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Elektrotechniki, Informatyki i Telekomunikacji, Instytut Informatyki i Elektroniki, prof. dr hab. inż. Leszek Rutkowski, Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Katedra Inżynierii Komputerowej ; Uniwersytet Zielonogórski