Fault diagnosis of discrete-event systems modeled by a class of labeled Petri nets

Abstract

Neste trabalho, um método de diagnóstico de falhas para Sistemas a Eventos Discretos (SEDs) modelados por redes de Petri rotuladas (RPRs) é proposto. Para tanto, nesta dissertação é suposto que algumas transições da rede de Petri são não observáveis, incluindo as transições de falha. O método de diagnóstico consiste em dois passos: primeiro, a detecção online de falhas é feita; e então, candidatos de falha são isolados com base na sequência de eventos observada. A detecção online é feita com base na construção de uma RPR a partir do modelo do comportamento livre de falha do sistema, chamada de rede de Petri do comportamento observável (RPCO), cujas transições são todas observáveis e cuja linguagem gerada é igual à linguagem observável do modelo livre de falha quando algumas condições são satisfeitas. Além disso, neste trabalho, é mostrado que a RPCO pode ser implementada para detecção de falha ao invés do grafo de alcançabilidade da rede que modela o sistema, ou mesmo parte dele, o que leva a um rápido método de detecção de falhas sem necessitar de um grande uso de memória. Um estudo de caso é também apresentado para ilustrar o método proposto.

Abstract: In this work, a fault diagnosis method for Discrete-Event Systems (DES) modeled as labeled Petri nets (LPN) is proposed. In order to do so, it is assumed that some transitions of the Petri net are unobservable, including the fault transitions. The diagnosis method consists of two steps: first, an online fault detection is carried out; and then, by using the observed sequence of events and the Petri net model, the fault candidates are isolated. The online fault detection is based on the construction of an LPN from the fault-free system behavior model, called observable behavior Petri net (OBPN), whose transitions are all observable, and whose generated language is guaranteed to be equal to the observable language of the fault-free system model when some conditions are satisfied. It is also shown that the OBPN can be used for fault detection instead of implementing the reachability graph, or even part of it, of the Petri net system model, which leads to a fast fault detection method without requiring the use of a large amount of memory. A case study is also presented in order to illustrate the proposed method.