Automatic generation of discrete handlers of real-time continuous control tasks

We present a novel technique for designing discrete, logical control loops, on top of continuous control tasks, ensuring logical safety properties of the tasks sequencings and mode changes. We define this new handler on top of the real-time executives built with the Orccad design environment for control systems, which is applied, e.g. to robotics and real-time networked control. It features structures of control tasks, each equipped with a local automaton, used for the reactive, event-based management of its activity and modes. The additional discrete handler manages the interactions between tasks, concerning, e.g., mutual exclusions, forbidden or imposed sequences. We use a new reactive programming language, with constructs for finite-state machines and data-flow nodes, and a mechanism of behavioural contracts, which involves discrete controller synthesis. The result is a discrete control loop, on top of the continuous control loops, all integrated in a coherent real-time architecture. Our approach is illustrated and validated experimentally with the case study of a robot arm.Nous présentons une nouvelle technique pour concevoir des boucles de contrôle sur des critères discrets et logiques, au-dessus des tâches de commande continue, assurant les propriétés logiques de séquencement des tâches et de changement de modes. Nous définissons ce nouveau gestionnaire au-dessus d'un exécutif temps réel. Celui-ci est construit avec l'environnement Orccad de conception de systèmes de contrôle, qui est appliqué, par exemple à la robotique et à la commande temps réel en réseau. Le système est constitué d'un ensemble de tâche de commande, chacune équipée d'un automate local, utilisé pour la gestion réactive à base d'évènement de son activité et de ses modes. Le gestionnaire discret additionnel gère les interactions entre les tâches, concernant par exemple, les exclusions mutuelles, des séquences interdites ou imposées. Nous utilisons un nouveau langage de programmation réactif, avec des constructions pour les machines à états finis et les noeuds de flot de données, et un mécanisme de contrats sur le comportement, qui implique la synthèse de contrôleurs discrets. Le résultat est une boucle de contrôle discret, au-dessus des boucles de contrôle continu, le tout intégré dans une architecture temps réel cohérente. Notre approche est illustrée et validée expérimentalement avec l'étude de cas d'un bras de robot