New Global Approach based AADL Components for the Development of Adaptive Industrial Control Systems
Nouvelle Approche Globale par Composants AADL pour le Développement des Systèmes Adaptatifs de Contrôle Industriel
Résumé
This thesis focuses on a global approach named RA2DL that we propose for the development of embedded architecture, reconfigurable hardware and software for industrial control systems based on AADL components. The reconfiguration is a useful operation for changing the AADL software and hardware components to adapt dynamically to the execution environment. We define a new form of dynamic and flexible components called RA2DL from static components AADL which can encode several behaviors in multiple reconfiguration scenarios dynamically. A reconfiguration scenario is defined as a dynamic and automatic operation allowing the add-remove-update algorithms / ports for a given component. In this context, a RA2DL component will be the superposition of several sub-components of the same type but with different characteristics or reconfigurations at the interfaces or implementations levels. We model this approach by using timed automata to specify the behavior of new R2ADL components of a given system on three levels: architecture, composition and data. Using the model checker UPPAAL, the verification of this approach is necessary for the validation of different reconfiguration scenarios especially regarding verification of temporal properties, and particularly the reachability and liveness properties with logic TCTL. An extension will also be investigated in the case of distributed systems that need to ensure coherence of synchronous reconfiguration between distributed RA2DL components. Our study will also include a contribution ensuring security in RA2DL which is based on the concept of the Pool. Finally, we present the implementation and simulation of reconfigurable cases studies with RA2DL to show the applicability of the proposed approach.
Cette thèse de doctorat propose une approche globale intitulée RA2DL pour le développement d'une architecture embarquée, logicielle et matérielle reconfigurable pour les systèmes de contrôle industriels à base de composants AADL. La reconfiguration est une opération souvent utile permettant la modification des composants AADL logiciels et matériels afin de les adapter dynamiquement à leur environnement d'exécution. Dans cette thèse, nous définissons des composants dynamiques et flexibles intitulés RA2DL à partir des composants statiques AADL qui peuvent encoder plusieurs comportements relatifs à plusieurs scénarios de reconfiguration d'une façon dynamique. Un scénario de reconfiguration est défini comme une opération dynamique et automatique permettant l'ajout-suppression-mise à jour des algorithmes/ ports d’un composant donné. Dans ce cadre, un composant RA2DL sera la superposition de plusieurs sous-composants de même nature mais avec différentes reconfigurations ou caractéristiques au niveau des interfaces ou des implémentations. Nous modélisons cette approche à l'aide des automates temporisés pour spécifier les comportements des nouveaux composants R2ADL d'un système donné selon trois niveaux : architecture, composition et données. A l'aide du modèle checker UPPAAL, la vérification de cette approche est nécessaire pour la validation des différents scénarios de reconfiguration et notamment en ce qui concerne la vérification des propriétés temporelles, et en particulier les propriétés d'atteignabilité et de vivacité avec la logique TCTL. Une extension sera étudiée aussi pour le cas des systèmes distribués qui doivent garantir une cohérence de reconfiguration synchrone entre des composants RA2DL distribués. Notre étude portera également sur une contribution garantissant la sécurité de reconfiguration de RA2DL qui s'articule sur le concept du Pool. Enfin, nous présentons l'implémentation ainsi que la simulation des études des cas reconfigurables avec RA2DL pour montrer l’applicabilité de l’approche proposée.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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