Parametric verification of timed systems

• Auteur / Autrice : Aleksandra Jovanovic
• Direction : Didier Lime
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et applications
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et mathématiques (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en communications et cybernétique (Nantes) (1958-2017)
• Jury : Président / Présidente : Véronique Bruyère
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier-Henri Roux, Étienne André, Béatrice Bérard
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nicolas Markey

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vérification de modèles (informatique)

Mots clés libres

Model-checking

Automates temporisés

Paramètres

Jeux temporisés

Systèmes hybrides

Contrôle

Résumé

Dans cette thèse, nous étudions la vèrification formelle des systèmes avec des contraintes temporelles. Comme formalisme pour la modélisation et l’analyse de ces systèmes, nous utilisons les automates temporisés. Le model-checking est une méthode de vérification formelle qui vérifie automatiquement si un modèle d’un système donné satisfait une propriété. Cependant, cette méthode nécessite une connaissance complète du système, ce qui est souvent difficile dans les premiers stades de la conception. L’approche paramétrique est un moyen de résoudre ce problème et d’augmenter la robustesse de la conception. Nous étudions les automates temporisés paramétrés, un modèle qui permet l’utilisation d’expressions paramétriques au lieu de valeurs temporelles concrètes dans le modèle. Nous offrons de nouveaux résultats de décidabilité négatifs concernant les propriétés d’accessibilité et d’inévitabilité. Nous proposons alors une nouvelle approche, dans laquelle nous limitons les valeurs des paramètres à des entiers bornés et nous proposons des algorithmes symboliques pour la synthèse de paramètres basée sur le calcul de l’enveloppe entière des états symboliques. Ces algorithmes sont implémentés dans notre outil Roméo. Nous étudions ensuite les jeux temporisés, un modèle utilisé pour les problèmes de contrôle sur des systèmes temps réel et proposons leur paramétrisation. Nous offrons une sous-classe pour laquelle le jeu d’accessibilité est décidable et un algorithme pour le calcul des états gagnants et la synthèse des paramètres.

In this thesis we are studying formal verification of systems with timing constraints. As a formalism for modeling and analyzing such systems, we are using timed automata. Model-checking is a formal verification method that automatically verifies whether the model of the system satisfies some property. This method, however, requires complete knowledge of the system, which is often difficult to provide in the early design stages. Parametric approach is a way to address this issue and to increase the robustness of the design. We study parametric timed automata, a model that allows the use of parametric expressions instead of concrete timing values in the model. We offer new negative decidability results concerning reachability and unavoidability properties. We then propose a novel approach, we restrict parameter values to bounded integers and offer symbolic algorithms for parameter synthesis based on the computation of the integer hull of symbolic states. These algorithms are implemented in our tool Roméo. We then study timed game automata, a model used for control problems on real-times systems and propose its parametrization. We offer a subclass for which the reachability game is decidable and an algorithm for the computation of winning states and parameter synthesis. Finally, we study a parametric version of interrupt timed automata, a subclass of hybrid automata that uses stopwatches. We prove that the reachability problem is decidable without any restrictions and we give the complexity bounds.