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Konzept zur Modellierung fehlertoleranter zyklischer Prozesse mit SDL

André Best

ISBN 978-3-8325-1683-3
169 pages, year of publication: 2007
price: 40.50 €
Fehlertolerante zyklische Prozesse können Regelkreise für sicherheitskritische Anwendungen sein, die in fehlertoleranter Art und Weise eine Regelungsaufgabe erfüllen. Hierbei wird eine sogenannte Regelstrecke (das zu beeinflussende Objekt) von mehreren fehlertoleranten Reglern entsprechend der Benutzervorgabe (Führungsgröße) und des aktuellen Zustandes (Regelgröße) so beeinflusst, dass die Differenz zwischen Führungs- und Regelgröße (Regeldifferenz) zu jedem Zeitpunkt der Spezifikation entspricht. Führungs- und Regelgröße werden dabei fehlertolerant von Messeinheiten erfasst und den ebenfalls fehlertoleranten Reglern zur Verfügung stellt.

Diese Arbeit befasst sich mit der Modellierung fehlertoleranter zyklischer Prozesse in der Art, dass zum Einen die Fehlertoleranzfähigkeit und zum Anderen die Auswirkungen der Fehler und Fehlertoleranzmaßnahmen auf das dynamische Verhalten von Regelstrecken mit nur einem Modell beurteilt werden können. Im Mittelpunkt steht dabei die Fehlertoleranz und nicht die Entwicklung von Regelungen. Ihre Herleitung erfolgt mit etablierten Tools und Methoden der Regelungstechnik. Die Integration der mathematischen Gleichungen für Regler und Regelstrecke in die hier beschriebenen Modelle erfolgt dabei in approximierter Form.

Zur Beurteilung der Fehlertoleranzfähigkeit haben sich Zustands-Transitions-Modelle als effektiv erwiesen, da hiermit die Möglichkeit zur Zustandsraumexploration und damit zur Untersuchung aller möglichen Zustände eines Modells gegeben ist, sodass die Sprache SDL (Specification and Description Language) zur Modellierung gewählt wurde. In Verbindung mit einer Fehlerinjektion ermöglicht die Simulation des Modells die Beurteilung der Auswirkungen der Fehlertoleranzfähigkeit und der Fehlertoleranzmechanismen auf das dynamische Verhalten der gesamten Regelung. Somit ist eine Möglichkeit zur umfassenden Untersuchung fehlertoleranter zyklischer Prozesse mit nur einem Modell geschaffen.

Die Modellierung mit SDL bringt nicht nur Vorteile mit sich. Die Abbildung zeitkritischer Systeme erwies sich aufgrund der Zeitlosigkeit von SDL als schwierig, sodass die Entwicklung eines geeigneten Zeitkonzeptes in den Mittelpunkt der Arbeit rückte. Schließlich ist ein Zeitkonzept entstanden, das ohne Erweiterungen der Sprache SDL die Modellierung zeitkritischer Systeme ermöglicht, die mit der Zeitlosigkeit von SDL verbundenen Probleme löst und somit die Modellierung fehlertoleranter zyklischer Prozesse vereinfacht.

Keywords:
  • Informatik
  • Fehlertoleranz
  • Regelungstechnik
  • Specification and Description Language (SDL)

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