Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC (전자공학회논문지SC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Robust Control of Input/state Asynchronous Machines with Uncertain State Transitions

불확실한 상태 천이를 가진 입력/상태 비동기 머신을 위한 견실 제어

  • Yang, Jung-Min (Department of Electrical Engineering, Catholic University of Daegu)
  • Published : 2009.07.25
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Abstract

Asynchronous sequential machines, or clockless logic circuits, have several advantages over synchronous machines such as fast operation speed, low power consumption, etc. In this paper, we propose a novel robust controller for input/output asynchronous sequential machines with uncertain state transitions. Due to model uncertainties or inner failures, the state transition function of the considered asynchronous machine is not completely known. In this study, we present a formulation to model this kind of asynchronous machines ana using generalized reachability matrices, we address the condition for the existence of an appropriate controller such that the closed-loop behavior matches that of a prescribed model. Based on the previous research results, we sketch design procedure of the proposed controller and analyze the stable-state operation of the closed-loop system.

전역 클럭 없이 동작하는 비동기 순차 머신은 동기 순차 머신에 비해서 속도나 에너지 소비 면에서 장점을 지닌다. 본 논문에서는 불확실한 상태 천이를 가지는 입력/상태 비동기 머신을 위한 견실 제어기를 제안한다. 논문에서 고려하는 비동기 머신은 모델 불확실성, 내부 고장 등으로 인해서 일부 영역의 상태 천이 함수가 불확실하다. 이번 연구에서는 이러한 비동기 머신을 표현하는 유한 상태 머신 식을 제안한 후 일반화된 도달가능성 행렬을 이용하여 머신의 폐루프 동작이 주어진 정상적인 모델의 동작과 일치하도록 하는 비동기 제어기가 존재할 조건을 규명한다. 또한 기존 연구 결과를 바탕으로 비동기 제어기의 설계 과정을 기술하고 폐루프 시스템의 안정 상태 동작을 분석한다.

Keywords

References

  1. P. J. Ramadge and W. M. Wonham, 'The control of discrete event systems,' Proceedings of IEEE, vol. 77, no. 1, pp. 81-98, 1989 https://doi.org/10.1109/5.21072
  2. M. D. Dibenedetto, A. Sangiovanni-Vincentelli and T. Villa, 'Model matching for finite-state machines,' IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 46, no. 11, pp. 1726-1743, 2001 https://doi.org/10.1109/9.964683
  3. T. E. Murphy, X. Geng and J. Hammer, 'On the control of asynchronous machines with races,' IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 48, no. 6, pp. 1073-1081, 2003 https://doi.org/10.1109/TAC.2003.812814
  4. J. Hammer, 'On corrective control of sequential machines,' International Journal of Control, vol. 65, no. 2, pp. 249-276, 1996 https://doi.org/10.1080/00207179608921696
  5. N. Venkatraman and J. Hammer, 'On the control of asynchronous sequential machines with infinite cycles,' International Journal of Control, vol. 79, no. 7, pp. 764-785, 2006 https://doi.org/10.1080/00207170600665022
  6. 양정민, '입력 외란이 존재하는 비동기 순차 머신의 모델 매칭,' 전기학회논문지, 제57A권 제1호, pp. 109-116, 2008
  7. 양정민, '비결정 모델에 대한 비동기 순차 회로의 교정 제어 II: 제어기 설계,' 전자공학회논문지 제45권 SC 제4호, pp. 11-20, 2008
  8. L. Sterpone and M. Violante, 'Analysis of the robustness of the TMR-architecture in SRAM-based FPGAs,' IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 53, no. 5, pp. 1545-1549, 2005 https://doi.org/10.1109/TNS.2005.856543
  9. L. Sterpone, M. Violante and S. Rezgui, 'An analysis based on fault injection of hardening techniques for SRAM-based FPGAs,' IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 53, no. 4, pp. 2054–2059 https://doi.org/10.1109/TNS.2006.880937
  10. X. Geng, Model Matching for Asynchronous Sequential Machines, Ph.D. dissertation, Department of Electrical and Computer Engineering, University of Florida, 2003
  11. Z. Kohavi, Switching and Finite Automata Theory (2nd ed.), McGraw-Hill, 1978
  12. 양정민, '비결정 모델에 대한 비동기 순차 회로의 교정 제어 I: 도달가능성 분석,' 전자공학회논문지 제45권 SC 제4호, pp. 1-10, 2008
  13. M. Sipser, Introduction to the Theory of Computation (2nd ed.), Thomson Course Technology, 2006