Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 1
On the synthesis of provably correct discrete controllers
Jüri Vain
- Dept. of Computer Science/Institute of
On the synthesis of provably correct discrete controllers Jri Vain - - PowerPoint PPT Presentation
On the synthesis of provably correct discrete controllers Jri Vain Dept. of Computer Science/Institute of Cybernetics Tallinn University of Technology Eesti arvutiteaduse teooriapev, sgis 2004 1 Controller synthesis problem (I)
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 1
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 2
a dynamical system P (plant) with all its possible
a subset of plant’s behaviors, defined as good
a controller C interacting with P by observing the state of
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 3
How dynamics is considered How acceptability criteria are specified
Reactive program synthesis Classical control theory
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 4
Plant represents reactions to environment and control
The program has control over some of the transitions
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 5
The plant is a continuous dynamical system. Plant’s inputs express the non-determinism of
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 6
Plant model (timed automaton TP): Discrete state transitions Continuous passage of time Correctness criteria ϕ stated in TL
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 7
(d)
left-bridge right-bridge
running (e1) run-left (e2) run-right (e2)
junction Player P1 Player P2 finsh Possible catch areas
(e3) (e3)
(d)
(ew )
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 8
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 9
Q – finite set of states ∑c – set of controller commands δ – transition relation : Q × ∑c |→ 2Q q0 – initial state
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 10
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 11
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 12
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 13
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 14
: ν W(F ∩ π(W))
◊: µ W(F ∪ π(W))
◊: µWνH(π(H ) ∩ (F ∪ π(W))) (3) ◊: νWµH(π(H ) ∪ (F ∩ π(W))) (4)
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 15
For a given plant P and π it is straightforward
Procedurally:
until Wi+1 = Wi
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 16
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 17
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 18
Configuration: (q, x) ∈ Q × X Transition - pair of configurations ((q,x),(q’, x’)) s.t.
t-trasition: q = q’ and ∃t ∈T. x’ = x +1t, x ∈Iq or σ-transition: ∃r ∈ R. x ∈ g and x’ = x|xr=0 Trajectory – sequence of configurations 〈(qi, xi ), i≥0 〉 s.t.
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 19
Simple timed controller:
⊥ ∑c ⊥= ∑c ∪ {⊥}
⊥ : C-1(σ) is a polyhedral set
Controlled trajectory: given a simple controller C, a pair
e-transition
σ -transition s.t.C(q, x) = σ ∈∑c
t-transition for some t∈T s.t. ∀t’ ∈[0,t) C(q, x +1t’) = ⊥
C-trajectory consists of C- transitions.
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 20
⊥ . δ((q, x),(t, σ)) = {(q’, x’) s.t. (q’, x’) is a (t, σ )-
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 21
⊥. δ((q, x),(t,
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 22
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 23
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 24
Eesti arvutiteaduse teooriapäev, sügis 2004 25
q
1
q
4
q
7
q
3
q
2
q
6
q
5
q
8
q1
F
a,a b,a a,* a,a *,b *,* b,a b, b a,a
Fc
q
9
a,* b,* b,a a,b *,* a,* a,* b,b b,* b,b a,b b,a a,a
Q Q = {q1,… q10}