Controle Supervis´orio de situa¸c˜oes de deadlock

vida por [Ramadge e Wonham 1987]. De acordo com [Ramadge e Wonham 1987], uma planta possui todo comportamento poss´ıvel do sistema a ser controlado, incluindo algu- mas situa¸cões indesejadas, tais como deadlocks. Uma planta também é vista como um sistema que gera eventos e que possui entradas de controle, por meio das quais alguns eventos podem ser desabilitados em determinados estados. O supervisor é um agente externo com habilidade de observar os eventos gerados pela planta e influenciar no seu comportamento por meio da entrada de controle.

Para este trabalho será utilizada a s´ıntese do lugar de controle supervisório por meio do método dos invariantes de lugar [Moody et al. 1994] [Iordache e Antsaklis 2006]. Os invariantes de lugar correspondem aos conjuntos de lugares aos quais a soma de fichas permanece constante para todas as marca¸cões alcan¸cáveis pela rede. Um invariante de lugar é definido como qualquer vetor inteiro x ∈ Nn _{que satisfa¸ca:}

xTM = xTM₀. (2.8)

A equa¸cão 2.8 indica que a soma das fichas nos lugares do invariante permanece constante para qualquer marca¸cão alcan¸cável pela rede. Os invariantes de lugar podem ser obtidos mediante a obten¸cão de solu¸cões inteiras para [Murata 1989]:

2.5. Controle Supervis´orio de situa¸c˜oes de deadlock 55

Figura 2.10: _{Rela¸c˜ao de lugar-sif˜ao m´ınimo com rela¸c˜}_{ao: (a)p2, (b)p3, (c)p4 e} (d)p5

em que I é a matriz de incidência da rede. Dada uma rede de Petri com n lugares e m transi¸cões, o objetivo do controle é for¸car os processos a obedecerem a restri¸cões da seguinte forma:

l1M(pi) + l2M(pj) ≤ b1 (2.10)

l₁, l₂ e b1 s˜ao constantes que pertencem ao conjunto de inteiros. A inequa¸c˜ao 2.10 pode

ser transformada numa igualdade por meio da adi¸c˜ao de uma vari´avel de folga:

l₁M(pi) + l2M(pj) + Ms= b1. (2.11)

A adi¸cão do lugar de controle ps, cuja marca¸cão irá satisfazer a condi¸cão de igualdade,

de controle impostos pelo método dos invariantes de lugar são lugares idênticos aos lugares da rede de Petri clássica, e não lugares de controle como os das redes de Petri controladas.

Com a adi¸cão do lugar de controle, a matriz de incidência original, de ordem n x m, será acrescida de uma linha, devido à adi¸cão da variável de folga. Esta matriz modificada, que corresponde à matriz do controlador, é denominada IC. Esta matriz contém os

arcos que conectam o lugar de controle às transi¸cões dos processos controlados da rede. Usualmente, na representa¸cão de IC, omitem-se as linhas da matriz de incidência

original.

Em [Moody e Antsaklis 1998] ´e demonstrado que a s´ıntese de controladores pode ser realizada por meio das seguintes equa¸c˜oes:

IC = −L.I (2.12)

MC0 = α − 1 (2.13)

onde L é uma matriz inteira nc x n e α é a quantidade de fichas na marca¸cão inicial do

sifão. O elemento (i,j) da matriz L é igual a 1, se o lugar for submetido a uma restri¸cão de controle, e igual a 0 caso contrário. A quantidade de fichas do controlador é dada em fun¸cão da quantidade de fichas da marca¸cão inicial do sifão menos um.

Para ilustrar o m´etodo apresentado, considere a Figura 2.11 :

Figura 2.11: _{Exemplo de aplica¸c˜ao do m´etodo dos invariantes de lugar.}

Executando a rede apresentada na Figura 2.11 temos uma situa¸cão de deadlock carac- terizada pelo disparo sequencial das transi¸cões: t1 e t6. Esta situa¸cão pode ser vista

2.5. Controle Supervisório de situa¸cões de deadlock 57 na Figura 2.12. Observa-se no momento após a execu¸cão desta sequência de disparo, que não há nenhuma outra transi¸cão habilitada.

Figura 2.12: _{Rede da Figura 2.11 ap´}_{os o disparo de t1 e t6.}

Aplicando o método apresentado na Subse¸cão 2.4.1, os seguintes sifões foram encontra- dos: S1 = {P3, R2, P3’}, S2 = {P1, R1, P1’}, S3 = {P1’, P3’, C’} e S4 = {P3, R1, R2, P1’}. O sifão S4 = {P3, R1, R2, P1’}, destacado na Figura 2.13, pode ser esvaziado caso sejam disparadas as transi¸cões t1 e t6 em sequência.

Figura 2.13: _Sif˜_{ao S4.}

Sabe-se que a situa¸cão de deadlock acontece devido ao disparo sequencial das transi¸cões t1 e t6 e, portanto, é necessário impor ao sistema que os lugares P1 e P3’ não podem

conter fichas simultaneamente. Neste caso, para utilizar o método de invariante de lugar para estabelecer as restri¸cões de controle é necessário fazer uma transforma¸cão das transi¸cões que devem ser controladas. Esta transforma¸cão de uma transi¸cão foi proposta em [Moody et al. 1994] e consiste em transformar uma transi¸cão tj em dois

elementos: um lugar p′

j e uma transi¸c˜ao t′j. A Figura 2.14 ilustra esta transforma¸c˜ao.

Figura 2.14: _{Transforma¸c˜ao de uma transi¸c˜}_ao.

A Figura 2.13 transformada ´e apresentada na Figura 2.15.

Figura 2.15: _Sif˜_{ao modificado.}

Da Figura 2.15 pode-se estabelecer a seguinte especifica¸c˜ao de controle: M (M 1) + M(M 2) ≤ 1.

Dada a especifica¸cão acima, para formamos a matriz L, temos que os lugares M1 e M2 serão submetidos às restri¸cões de controle, adquirindo valor igual a 1 e os demais lugares terão valor igual a 0. Tendo como sequência de lugares: P3, R1, R2, P1’, M1 e M2, podemos especificar a matriz

2.5. Controle Supervisório de situa¸cões de deadlock 59 A matriz de incidência da Figura 2.15 é dada por:

I =            0 0 1 −1 0 0 0 0 −1 0 1 0 1 −1 0 0 0 0 −1 1 0 1 −1 0 0 0 0 0 0 0 1 −1 1 −1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 −1            Aplicando as equa¸c˜oes 2.12 e 2.13: IC = h 0 0 0 0 −1 −1 i.            0 0 1 −1 0 0 0 0 −1 0 1 0 1 −1 0 0 0 0 −1 1 0 1 −1 0 0 0 0 0 0 0 1 −1 1 −1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 −1            IC = h −1 1 0 0 0 0 −1 1 i e MC0 = 2 − 1 = 1

Sabe-se que na matriz IC os lugares com valor igual a 1 são transi¸cões de onde irão

sair os arcos de entrada do lugar de controle e os lugares com valores iguais -1 são as transi¸cões que terão os arcos que sairão do lugar de controle. Isto significa que, com a matriz IC =

−1 1 0 0 0 0 −1 1 i, um lugar de controle CP será acrescentado ao Sifão S4 não controlado e o mesmo será lugar de entrada das transi¸cões t1 e t6, e lugar de sa´ıda das transi¸cões t1’ e t6’. A marca¸cão inicial desse lugar conterá uma ficha. O lugar de controle CP é ilustrado na Figura 2.16.

Com a inclusão do lugar de controle CP percebe-se que não é poss´ıvel disparar se- quencialmente as transi¸cões t1 e t6. Segundo [Moody et al. 1994], após a imposi¸cão de controle, pode-se retornar ao modelo inicial. Desta forma, o lugar de controle inserido ao modelo inicial é apresentado na Figura 2.17. Como as transi¸cões t1’ e t6’ não fazem parte do modelo inicial, elas serão substitu´ıdas por transi¸cões semelhantes no modelo completo. Assim, a transi¸cão t1’ se equivale à transi¸cão t2 e a transi¸cão t6’ se equivale à transi¸cão t5.

Figura 2.16: _Sif˜_{ao S4 com a inclus˜ao do lugar de controle CP.}

Figura 2.17: _{Rede de Petri da Figura 2.11 com lugar de controle CP.}

Após a inser¸cão do lugar de controle na rede, percebe-se que o lugar de controle impõe a restri¸cão de disparo sequencial das transi¸cões: t1 e t6. Por exemplo, inicialmente temos as transi¸cões t1 e t6 habilitadas para disparo, se for efetuado o disparo da transi¸cão t1,

2.6. Arquitetura de Software 61

No documento O ES DE DEADLOCK EM WORFLOW NETS INTERORGANIZACIONAIS (páginas 60-67)