Controle de missão baseado na teoria de controle supervisório com aplicação a veículos subaquáticos autônomos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Battistella, Sandro
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/158790
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015.
id UFSC_117e01392c75abd79e1b7363bb2ce54d
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/158790
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Controle de missão baseado na teoria de controle supervisório com aplicação a veículos subaquáticos autônomosEngenharia de sistemasAutomaçãoVeículos autônomosRobóticaTeoria do controleTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015.Veículo subaquático autônomo (AUV, do inglês autonomous underwater vehicle) é uma classe de dispositivo robótico que se move sob a água, controlado pelo seu próprio sistema embarcado, acionado por um sistema de propulsão adequado e com fonte autônoma de energia. O Sistema de Controle de Missão (SCM) é o elemento do sistema embarcado de um veículo autônomo responsável em coordenar as ações realizadas pelos demais subsistemas, guiando o veículo durante todas as fases da missão, com base em um plano previamente elaborado e no comportamento discreto dos diversos componentes do veículo. Esta tese propõe uma arquitetura para o SCM baseado em dois componentes principais: uma estrutura de controle supervisório e um gerenciador de missão. O primeiro componente é baseado na Teoria de Controle Supervisório (TCS). A TCS é neste caso usada para a modelagem dos vários subsistemas e restrições relacionadas com a realização de missões de AUVs em ambientes não-estruturados, e para a síntese de supervisores responsáveis em garantir que especificações de segurança e operação sejam atendidas para qualquer missão do veículo. O segundo componente é responsável pela execução de um plano de missão, escolhendo a melhor sequência de eventos habilitada pelo controle supervisório segundo um critério de otimização baseado em algoritmos de planejamento e busca. Para validação da arquitetura proposta, o SCM é implementado empregando o ROS (robot operating system) com a estrutura de controle supervisório integrada mediante geração automática de código. O teste do SCM proposto é realizado em um ambiente para simulação do comportamento dinâmico contínuo e dirigido a eventos de todo o sistema embarcado de um AUV. Os resultados demonstram que o SCM proposto é capaz de garantir a realização de missões em ambientes não-estruturados, atendendo a critérios de segurança especificados pelos modelos formais da TCS. Ao mesmo tempo, o SCM permite o replanejamento de missões ao gerar um plano de missão alternativo possibilitando o tratamento de diversas situações não previstas no plano original. Além disso, a arquitetura proposta para o SCM combina ações deliberativas, que envolvem planejamento, com ações reativas sem necessidade de planejamento e com tempos de execuções relativamente pequenos.<br>Abstract : Autonomous underwater vehicle (AUV) is a class of robotic device that moves beneath the water, it is controlled by its own embedded system, triggered by a suitable propulsion system and with an autonomous source of energy. The Mission Control System (MCS) is the element of the embedded system of an autonomous vehicle responsible for coordinating the actions conducted by several subsystems, driving the vehicle during all phases of the mission based on a previously elaborated plan and on the discrete behavior of the vehicle remaining components. This thesis proposes an MCS architecture based on two main components: a supervisory control structure and a mission manager. The supervisory structure is based on Supervisory Control Theory (SCT) and it is used for modelling the several subsystems and constraints related to the AUV missions in unstructured environments, as well as for the synthesis of supervisores responsible for ensuring that safety and operation specifications are met for any kind of vehicle mission. The second component, the mission manager, is responsabile for carrying out a mission plan, choosing the best sequence of events enabled by the supervisory control according to an optimization criterion based on planning and search algorithms. To validate the proposed architecture, the MCS is implemented using ROS (robot operating system) with the supervisory control models integrated through automatic code generation. The test of the MCS is performed in a simulation environment that emulates the whole AUV continous and event-driven dynamics. The results demonstrate that the proposed MCS is capable of performing missions in unstructured environments, meeting safety criteria specified by the formal models of the CST. In the meantime, the MCS allows the mission replanning by generating an alternative mission enabling the treatment of several situtations unforeseen in the original plan. Moreover, the proposed architecture for the MCS combines deliberative actions, related to planning, with reactive actions without planning and with relatively small execution times.Queiroz, Max Hering deUniversidade Federal de Santa CatarinaBattistella, Sandro2016-02-09T03:04:05Z2016-02-09T03:04:05Z2015info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis266 p.| il., tabs.application/pdf337448https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/158790porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2016-02-09T03:04:05Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/158790Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732016-02-09T03:04:05Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Controle de missão baseado na teoria de controle supervisório com aplicação a veículos subaquáticos autônomos
title Controle de missão baseado na teoria de controle supervisório com aplicação a veículos subaquáticos autônomos
spellingShingle Controle de missão baseado na teoria de controle supervisório com aplicação a veículos subaquáticos autônomos
Battistella, Sandro
Engenharia de sistemas
Automação
Veículos autônomos
Robótica
Teoria do controle
title_short Controle de missão baseado na teoria de controle supervisório com aplicação a veículos subaquáticos autônomos
title_full Controle de missão baseado na teoria de controle supervisório com aplicação a veículos subaquáticos autônomos
title_fullStr Controle de missão baseado na teoria de controle supervisório com aplicação a veículos subaquáticos autônomos
title_full_unstemmed Controle de missão baseado na teoria de controle supervisório com aplicação a veículos subaquáticos autônomos
title_sort Controle de missão baseado na teoria de controle supervisório com aplicação a veículos subaquáticos autônomos
author Battistella, Sandro
author_facet Battistella, Sandro
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Queiroz, Max Hering de
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Battistella, Sandro
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia de sistemas
Automação
Veículos autônomos
Robótica
Teoria do controle
topic Engenharia de sistemas
Automação
Veículos autônomos
Robótica
Teoria do controle
description Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015.
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015
2016-02-09T03:04:05Z
2016-02-09T03:04:05Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 337448
https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/158790
identifier_str_mv 337448
url https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/158790
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 266 p.| il., tabs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808652410989576192

Registros relacionados