Contribuição à modelagem de sistemas de controle via rede.

• Autor(a) principal: SÁ, Jadsonlee da Silva.
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
• Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2559
• topic: Arquitetura de redes; Sistema de controle via rede; Gerenciamento remoto; Redes - controle remoto; Arquiteturas em rede; Rede CAN - Controller Area Network; Controller Area Network - CAN; PID Controladores - Proporcional Integral Derivativo; Técnica hardware in the loop; Malhas de controle - redes; Engenharia Elétrica.

Sistemas de controle via rede são sistemas onde malhas de controle são fechadas por meio de uma rede de comunicação. Esses sistemas podem ser encontrados em várias aplicações de controle complexas tais como, nas aplicações automotivas, em aeronaves, na robótica, na indústria de manufatura entre outras. A utilização de arquiteturas em rede possibilitam uma melhoria na confiabilidade e flexibilidade de operação, redução da quantidade de cabos e dos custos, facilidade de instalação, manutenção e diagnóstico do sistema. Entretanto, arquiteturas em rede introduzem novos desafios, que tornam o projeto e implementação de sistemas de controle uma atividade complexa. Basicamente, redes de comunicação podem causar atrasos variáveis e perdas de mensagens durante os ciclos de operação das malhas de controle, além de outras particularidades, que podem degradar o desempenho e até causar a instabilidade dos processos físicos. Nas duas últimas décadas, vários trabalhos foram desenvolvidos na tentativa de superar esses desafios. Entretanto, na maioria desses trabalhos, as metodologias de projeto são complexas e geralmente a aplicabilidade é questionável, devido a suposições não realistas e, principalmente, ao grande esforço computacional exigido. Além disso, muitas dessas metodologias se aplicam apenas em arquiteturas mais simpleseé também comumconsiderar NCSs com uma única malhade controle, o que não condiz com a realidade das aplicações. Por outro lado, alguns trabalhos têm possibilitado a extensão de técnicas de controle mais simples e já consolidadas na prática no projeto de sistemas de controle via rede. Entretanto, alguns comportamentos causados pela arquitetura em rede ainda são desconsiderados, os quais na prática comprometemo funcionamento do sistema. Neste trabalho foi desenvolvido um procedimento para projetar sistemas de controle via rede CAN (Controller Area Network), considerando a integração das teorias relacionadas, de modo a verificar e mitigar os efeitos causados pela arquitetura em rede no desempenho das malhas de controle. O procedimento consiste de três atividades: projetar controladores PID (Proporcional Integral Derivativo) para processos com uma entrada e uma saída considerando atrasos de controle variantes no tempo, a partir do conceito da margem de jitter; desenvolver um framework utilizando modelagem formal em autômatos temporizados e autômatos temporizados com custo,e as abordagens verificação de modelos clássica e estatística,para determinar o comportamento temporal das malhas de controle,de modo a verificar as condições em que os requisitos de tempo serão satisfeitos, e desenvolver uma plataforma experimental para simular em tempo real sistemas de controle via rede CAN utilizando a técnica hardware in the loop, incluindo como partes reais uma rede CAN e um injetor de falhas aleatórias. Um estudo de caso para uma NCS CAN com cinco malhas foi realizado e verificou-se o impacto dos parâmetros da rede no desempenho das malhas de controle.