ĠTÜ LĠSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Dersin Adı Ayrık-Olay Sistemleri Course Name Discrete-Event Systems Kodu (Code) KOM 601 Lisansüstü Program (Graduate Program) Dersin Türü (Course Type) Yarıyılı Kredisi (Semester) (Local Credits) Güz/Bahar (Fall/Spring) Kontrol ve Otomasyon Seçmeli/ (Elective) Ders Seviyesi (Course Level) AKTS Kredisi (ECTS Credits) 3 7.5 YL/Doktora (M.Sc./ Ph.D.) Dersin Dili (Course Language) Türkçe (Turkish) Dersin Ġçeriği (Course Description) 30-60 kelime arası Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 2-5 adet Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 4-9 adet Sistemler ve modeller. Sistem ve kontrolün temelleri. Ayrık olay sistemleri. Sistem kuramının amacı. Diller ve otomat kavramları. Otomat iģlemleri. Sonlu durumlu otomat. Ayrık olay sistemlerinin analizi. Üst gözetim kontrolü. Üst gözetimli geribeslemeli kontrol. Kontrol edilen sistemin özellikleri. Kontrol edilemezlik, Gözlenemezlik, Yerinde kontrol. Petri ağları. Petri ağı temelleri. Petri ağları ile otomatanın karģılaģtırılması. Petri ağlarının analizi. Introduction: Systems and models, system and control basics, discrete event systems, the goals of system theory. The concepts of languages and automata. Operations on languages and automata. Regular languages and finite-state automata. Analysis of discrete event systems. Petri nets. Petri net basics. Comparison of petri nets and automata. Supervisory control theory. Feedback control with supervisors. Uncontrollability and unobservability. Local modular control. Applications of supervisory control theory. 1. Ayrık olay sistemlerinin dinamik sistemler içindeki yerinin anlaģılması. 2. Biçimsel diller, reguler dil özelliklerinin öğretilmesi 3. Ayrık olay sistemlerinin modellenmesinde otomatların kullanılmasının öğretilmesi 4. Üst gözetim control kavramının anlaģılması ve control edilebilirlik kavramının anlaģılması 5. Ayrık olay sistemlerinin Petri ağı modellerinin elde edilmesinin öğretilmesi 6. Petri ağlarının analiz yöntemlerinin öğretilmesi. 1. To understand the discrete event systems as a dynamical system 2. To teach the concepts of languages and regular languages and their properties 3. To teach the modeling method of DES using automata 4. To understand supervisory control and controllability of a DES 5. To teach the modeling method of DES using Petri Nets 6. To teach analysis of Petri nets Bu dersi baģarıyla tamamlayan yüksek lisans/doktora öğrencileri aģağıdaki konularda bilgi, beceri ve yetkinlik kazanırlar; I. Ayrık olay sistemlerinin diğer dinamik sistemlerden farklarını bilmek II. Diller ve otomat kavramlarına hakim olmak. III. Verilen bir veya birden fazla dil üzerinde tanımlı iģlemler yapabilmek IV. Bir ayrık olay sisteminin otomat modelini elde etmek ve otomatlar üzerinde tanımlı iģlemleri yapmak V. Üst gözetimli geribeslemeli kontrol tasarımı yapmak VI. Bir ayrık olay sisteminin Petri Ağı modelini oluģturabilmek. VII. Petri ağlarının analizi yapabilmek. M.Sc./Ph.D. students who successfully pass this course gain knowledge, skill and competency in the following subjects; I. To be able to know the difference discrete event system between other dynamical systems II. To be able to evaluate the concept of languages and automata. III. To be able to do operations on automata and languages IV. To be able to obtain automata model of discrete event systems V. To be able to design feedback control with Supervisors VI. To be able to obtain Petri net model of discrete event systems VII. To be able to analysis Petri nets. 106
Kaynaklar (References) En önemli 5 adedini belirtiniz Ödevler ve Projeler [1] Cassandras C. G., Lafortune S., Introduction to Discrete Event Systems, Kluwer Academic Pub. 2008. [2] H.van Schuppen J. Control of Discrete Event Systems, Ercim, 2000. [3] Moody J. O., Supervisory Control of Discrete Event Systems Using Petri Nets, Kluwer Academic Pub. 1998. [4] Ho Y. (Editor), Discrete Event Dynamic Systems, IEEE Publications, 1991. 7 ADET ÖDEV (Homework & Projects) Laboratuar Uygulamaları (Laboratory Work) Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Diğer Uygulamalar (Other Activities) BaĢarı Değerlendirme Sistemi Faaliyetler (Activities) Adedi* (Quantity) Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) (Assessment Criteria) Yıl Ġçi Sınavları (Midterm Exams) Kısa Sınavlar 2 20 (Quizzes) Ödevler 7 20 (Homework) Projeler (Projects) Dönem Ödevi/Projesi 1 20 (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı (Final Exam) 1 40 *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur. 107
DERS PLANI Hafta Konular Dersin Çıktıları 1 GiriĢ: Sistemler ve modeller. Sistem ve kontrolün temelleri. Ayrık olay sistemleri. Sistem kuramının amacı. 2 Formel diller ve otomatlar I 3 Diller ve otomatlar üzerinde tanımlı iģlemler II 4 Reguler diller ve sonlu durumlu otomatlar III 5 Ayrık olay sistemlerinin analizi IV 6 Petri ağları VI 7 Petri ağı temelleri VI 8 Petri ağı temelleri VII 9 Petri ağları ile otomatanın karģılaģtırılması VII 10 Üst gözetim kontrolü. V 11 Üst gözetimli geribeslemeli kontrol. V 12 Kontrol edilemezlik, Gözlenemezlik, V 13 Yerel moduler Kontrol V 14 Üst gözetim kontrol uygulaması V COURSE PLAN Weeks Topics Course Outcomes 1 Introduction: Systems and models, system and control basics, discrete event systems, the I goals of system theory. 2 The concepts of languages and automata II 3 Operations on languages and automata III 4 Regular languages and finite-state automata IV 5 Analysis of discrete event systems VI 6 Petri nets VI 7 Petri net basics VII 8 Petri net basics VII 9 Comparison of petri nets and automata V 10 Supervisory control theory V 11 Feedback control with supervisors. V 12 Uncontrollability and unobservability V 13 Local modular control V 14 Applications of supervisory control theory I 108
Dersin Kontrol ve Otomasyon Programıyla ĠliĢkisi Programın mezuna kazandıracağı bilgi, beceri ve yetkinlikler (programa ait çıktılar) i. Yüksek lisans düzeyindeki bilgi ve becerilerini kullanarak, kontrol ve otomasyon mühendisliğindeki güncel ve ileri düzeydeki bilgileri özgün düşünce ve/veya araştırma ile uzmanlık düzeyinde geliştirebilme, derinleştirebilme ve/veya alanına yenilik getirecek özgün tanımlara ulaşabilme ii. Kontrol ve otomasyon mühendisliğinin ilişkili olduğu disiplinlerarası etkileşimi kavrayabilme; yeni ve karmaşık problemleri analiz, sentez ve değerlendirmede uzmanlık gerektiren bilgileri kullanarak özgün ve/veya bilimsel tutarlılığı olan sonuçlara ulaşabilme iii. Kontrol ve otomasyon mühendisliği ile ilgili çalışmalarda araştırma yöntemlerini kullanarak yeni ve karmaşık sorunların eleştirel analizini, sentezini ve değerlendirmesini yapabilme iv. Farklı disiplinde bilineni kontrol ve otomasyon mühendisliğine uygulayabilme ya da alanına yenilik getiren, düşünce, yöntem, tasarım ve/veya uygulama geliştirebilme ve alanındaki yeni bilgileri sistematik bir yaklaşımla değerlendirebilme ve kullanabilme v. Kontrol ve otomasyon mühendisliği konusunda yaptığı çalışmaların sonuçlarını ulusal ve uluslararası hakemli dergilerde yayınlayarak veya özgün bir ürün geliştirerek alanındaki bilginin sınırlarını genişletebilme vi. Disiplinlerarası sorunların çözümlenmesini gerektiren ortamlarda özgün çözüm geliştirebilme ve/veya liderlik yapabilme vii. İleri düzeyde yazılı, sözlü ve görsel iletişim kurabilme ve tartışabilme, uluslararası platformlarda, uzman kişiler ile alanındaki konuların tartışılmasında özgün görüşlerini savunabilme ve alanındaki yetkinliğini gösteren etkili bir iletişim kurabilme viii. Kontrol ve otomasyon mühendisliği ile ilgili konularda karşılaşılan toplumsal, bilimsel ve etik sorunların çözümüne katkıda bulunabilme ve bu değerlerin gelişimini destekleyebilme ix Kontrol ve otomasyon mühendisliğine ilişkin problemlerin çözümünde strateji, politika ve uygulama planları geliştirebilme ve elde edilen sonuçları, kalite süreçleri çerçevesinde değerlendirebilme 1: Az, 2. Kısmi, 3. Tam Katkı Seviyesi 1 2 3 109
Relationship between the Course and Control and Automation Program Program Outcomes i. Ability to improve and deepen current and advanced level knowledge in control and automation engineering to expert level with novel thinking and/or research, and/or ability to reach original definitions that would introduce novelties in his/her field, using graduate level knowledge and skills. ii. Ability to comprehend the interdisciplinary interactions in relation to control and automation engineering, ability to reach novel and/or scientifically consistent conclusions, using expert level knowledge in the analysis, synthesis and evaluation of new and complex problems. iii. Ability to achieve critical analysis, synthesis and evaluation of new and complex problems using research methodologies in studies related to control and automation engineering. iv. Ability to apply knowledge in a different discipline to control and automation engineering or to develop a new idea, method, design and/or application that would introduce a novelty to the field, and ability to evaluate and use new knowledge in the field with a systematic approach. v. Ability to disseminate knowledge in the field by publishing the results of his/her studies performed in control and automation engineering in national and international refereed journals or by developing a novel product. vi. Ability to develop novel solutions and/or display leadership attributes in solving interdisciplinary problems. vii. Ability to establish advanced written, oral and visual communication and discussion, ability to defend one s own novel opinions to experts in the field in international platforms and to set up effective communication to show competence in the field. viii. Ability to contribute to the solution of social, academical and ethical problems related to control and automation engineering, and to support improvement of these values. ix Ability to develop strategies, policies and execution plans for the solution of problems related to control and automation engineering, ability to evaluate the obtained solutions within the framework of quality processes. Level of Contribution 1 2 3 1: Little, 2. Partial, 3. Full Düzenleyen (Prepared by) Prof. Dr. Leyla Gören SÜMER Tarih (Date) 5 Temmuz 2011 İmza (Signature) 110