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In this work, we present different control synthesis approaches based on Petri nets and the theory of regions. This theory has some limitations in supervisory control. Indeed, the design on the PN controller, if it exists, is not an easy task due to the resolution complexity and the combinatorial explosion of states in the generated reachability graph. In addition, the linear system of the theory of regions may contain convex combinations of its equations making the theory insoluble. This work aims to simplify the computational complexity of the theory of regions by reducing the number of equations of the linear system and decreasing the computation time of PN controllers. Consequently, new concepts of minimal cuts and canonic markings are introduced in order to apply the theory of regions on specific zones of the graph and not on the whole reachability graph. Finally, two new approaches are developed to synthesize PN controllers without generating the reachability graph, Dans ce mémoire, nous présentons différentes approches de synthèse de contrôleurs réseaux de Petri en se basant sur la théorie des régions. Cette théorie présente quelques limites dans la synthèse de contrôle. En effet, la synthèse du contrôleur RdP, s’il existe, n’est pas du tout une tâche facile vue sa complexité de calcul et l’explosion combinatoire des états dans le graphe de marquage. De plus, le système linéaire de la théorie des régions à résoudre peut contenir des combinaisons convexes entre ces équations ce qui rend la théorie insoluble pour calculer les superviseurs RdP. Ce travail vise à simplifier la complexité de calcul de la théorie des régions en réduisant le nombre d’équations du système linéaire de la théorie des régions d’une part, et d’autre part en minimisant le temps de calcul des contrôleurs RdP. De nouveaux concepts de coupes minimales et de marquages canoniques ont été introduits afin d’appliquer la théorie des régions sur des zones précises du graphe et non pas sur la totalité du graphe de marquage. Finalement, deux autres nouvelles approches ont été développées pour synthétiser des contrôleurs RdP sans générer le graphe de marquage

In this work, we present different control synthesis approaches based on Petri nets and the theory of regions. This theory has some limitations in supervisory control. Indeed, the design on the PN controller, if it exists, is not an easy task due to the resolution complexity and the combinatorial explosion of states in the generated reachability graph. In addition, the linear system of the theory of regions may contain convex combinations of its equations making the theory insoluble. This work aims to simplify the computational complexity of the theory of regions by reducing the number of equations of the linear system and decreasing the computation time of PN controllers. Consequently, new concepts of minimal cuts and canonic markings are introduced in order to apply the theory of regions on specific zones of the graph and not on the whole reachability graph. Finally, two new approaches are developed to synthesize PN controllers without generating the reachability graph, Dans ce mémoire, nous présentons différentes approches de synthèse de contrôleurs réseaux de Petri en se basant sur la théorie des régions. Cette théorie présente quelques limites dans la synthèse de contrôle. En effet, la synthèse du contrôleur RdP, s’il existe, n’est pas du tout une tâche facile vue sa complexité de calcul et l’explosion combinatoire des états dans le graphe de marquage. De plus, le système linéaire de la théorie des régions à résoudre peut contenir des combinaisons convexes entre ces équations ce qui rend la théorie insoluble pour calculer les superviseurs RdP. Ce travail vise à simplifier la complexité de calcul de la théorie des régions en réduisant le nombre d’équations du système linéaire de la théorie des régions d’une part, et d’autre part en minimisant le temps de calcul des contrôleurs RdP. De nouveaux concepts de coupes minimales et de marquages canoniques ont été introduits afin d’appliquer la théorie des régions sur des zones précises du graphe et non pas sur la totalité du graphe de marquage. Finalement, deux autres nouvelles approches ont été développées pour synthétiser des contrôleurs RdP sans générer le graphe de marquage

This work is a contribution to manufacturing systems control and more particularly to their dynamic reconfiguration. In the case of reconfiguration, the background idea is to synthesize controllers according with the user's request and the state of the system. In this case, we have developed a synthesis approach inspired of the supervisory control theory but adapted to the formalism of Petri Nets. The first part of this work situates our contribution with respect to control synthesis based on PN formalism. The selection of PN is justified by their expression power with regard to the modeling of mechanisms such as parallelism and synchronization. Thereby, in our approach we address the different types of user specifications. We present a new problem: the “Forbidden Sequences of State-Transitions Problem” (FSSTP). We propose the “Constrained Synchronous Reachability Graph” (CSRG) to synthesize the plant model and the user specifications model based on PN. The theory is also based on the theory of regions as revisited in the thesis of A. Gaffari. The second part of the work deals with the synthesis of resources allocators' to make determinist the interpretation of operating sequences. The idea is to synthesize deterministic controllers from a given cyclic scheduling established by taking into account the plant state and the production objective. This work is completed by the proposition of a software tool by which we present the main features and also the current limits.; Ce travail est une contribution à la commande des systèmes manufacturiers et plus particulièrement à leur reconfiguration dynamique. En cas de reconfiguration, l'idée de base est de synthétiser les contrôleurs de commande en tenant compte d'une part des besoins de l'utilisateur et d'autre part de l'état du système. L'approche proposée est inspirée de la théorie du supervisory control, mais est adaptée à l'exploitation du formalisme des réseaux de Petri.Dans ce travail, nous proposons un nouveau problème pour la modélisation des spécifications utilisateurs : le « Problème des Séquences Interdites de Transitions d'États» (PSITE). Nous proposons alors le « Graphe d'Accessibilité Synchrone Contraint » (GASC) pour synthétiser le modèle du procédé et le modèle des spécifications tous les deux basés sur les RdPs. Pour réaliser la synthèse, nous utilisons la théorie des régions revisitée par les travaux de thèse de A. Gaffari. Dans la deuxième partie du travail nous montrons dans un premier temps que cette approche peut être utilisée pour la synthèse d'allocateurs de ressources, pour rendre déterministe l'interprétation de gammes opératoires. L'idée à ce niveau est de pouvoir synthétiser des contrôleurs déterministes qui mettent en œuvre un ordonnancement cyclique donné, établi en tenant compte de l'état du procédé et des objectifs de production. Ce travail est complété par la proposition d'un outil logiciel dont nous présentons le fonctionnement, l'intérêt et également les limites actuelles.

This work is a contribution to manufacturing systems control and more particularly to their dynamic reconfiguration. In the case of reconfiguration, the background idea is to synthesize controllers according with the user's request and the state of the system. In this case, we have developed a synthesis approach inspired of the supervisory control theory but adapted to the formalism of Petri Nets. The first part of this work situates our contribution with respect to control synthesis based on PN formalism. The selection of PN is justified by their expression power with regard to the modeling of mechanisms such as parallelism and synchronization. Thereby, in our approach we address the different types of user specifications. We present a new problem: the “Forbidden Sequences of State-Transitions Problem” (FSSTP). We propose the “Constrained Synchronous Reachability Graph” (CSRG) to synthesize the plant model and the user specifications model based on PN. The theory is also based on the theory of regions as revisited in the thesis of A. Gaffari. The second part of the work deals with the synthesis of resources allocators' to make determinist the interpretation of operating sequences. The idea is to synthesize deterministic controllers from a given cyclic scheduling established by taking into account the plant state and the production objective. This work is completed by the proposition of a software tool by which we present the main features and also the current limits.; Ce travail est une contribution à la commande des systèmes manufacturiers et plus particulièrement à leur reconfiguration dynamique. En cas de reconfiguration, l'idée de base est de synthétiser les contrôleurs de commande en tenant compte d'une part des besoins de l'utilisateur et d'autre part de l'état du système. L'approche proposée est inspirée de la théorie du supervisory control, mais est adaptée à l'exploitation du formalisme des réseaux de Petri.Dans ce travail, nous proposons un nouveau problème pour la modélisation des spécifications utilisateurs : le « Problème des Séquences Interdites de Transitions d'États» (PSITE). Nous proposons alors le « Graphe d'Accessibilité Synchrone Contraint » (GASC) pour synthétiser le modèle du procédé et le modèle des spécifications tous les deux basés sur les RdPs. Pour réaliser la synthèse, nous utilisons la théorie des régions revisitée par les travaux de thèse de A. Gaffari. Dans la deuxième partie du travail nous montrons dans un premier temps que cette approche peut être utilisée pour la synthèse d'allocateurs de ressources, pour rendre déterministe l'interprétation de gammes opératoires. L'idée à ce niveau est de pouvoir synthétiser des contrôleurs déterministes qui mettent en œuvre un ordonnancement cyclique donné, établi en tenant compte de l'état du procédé et des objectifs de production. Ce travail est complété par la proposition d'un outil logiciel dont nous présentons le fonctionnement, l'intérêt et également les limites actuelles.

Article dans revue scientifique avec comité de lecture.; This paper addresses the forbidden state problem of Petri nets (PN) with liveness requirement and uncontrollable transitions. The proposed approach computes a maximally permissive PN controller, whenever such a controller exists. The first step, based on a Ramadge-Wonham like reasoning, determines the legal and live maximal behavior the controlled PN should have. In the second step, the theory of regions is used to design control places to add to the original model to realize the desired behavior. Furthermore, necessary and sufficient conditions for the existence of control places realizing the maximum permissive control are given. A parameterized manufacturing application of significant state space is used to show the efficiency of the proposed approach.

Colloque avec actes et comité de lecture. internationale.; International audience; This paper addresses the forbidden state problem of Petri nets with liveness requirement and uncontrollable transitions. The proposed approach synthesizes in two steps an optimal Petri net-based controller, whenever such a controller exists. First, the behavior of the closed loop system is computed with a Ramadge-Wonham-like approach. Then, control places, that realize the computed behavior when added to the original model, are synthesized. Necessary and sufficient condition of the existence of such places is obtained. A manufacturing application of the method shows its efficiency.

Colloque avec actes et comité de lecture. internationale.; International audience; Nous proposons, dans cet article, une méthode de synthèse de superviseurs basés sur les réseaux de Petri, pour résoudre le problème d'états interdits en présence d'évènements non contrôlables et en intégrant la contrainte de vivacité. l'approche proposée dans cet article combine l'approche de Ramadge-Wonham et la théorie des régions, une théorie récemment proposée pour la synthèse de réseaux de Petri à partir de graphes de marquage. l'espace des états admissibles est d'abord déterminé, puis la théorie des régions est utilisée pour concevoir, quand c'est possible, le superviseur sous forme de places de réseau de Petri. La puissance de l'approche proposée est illustrée particulièrement par le traitement d'un problème d'évitement de blocage avec des transitions non contrôlables. || This paper addresses the forbidden state problem of Petri nets with liveness requirement and uncontrollable transitions. The proposed approach synthesizes in two steps an optimal Petri net-based controller, whenever such a controller exists. First, the be