Controle supervisório cooperativo empregando a meta-heurística sistema de formigas

• Autor(a) principal: Dalmolin, Rafael Anderson
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30629
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO; Sistemas de tempo discreto; Sistemas de controle supervisório; Análise de sistemas; Discrete-time systems; Supervisory control systems; System analysis

A indústria moderna contempla um perfil de sistemas que detectam e reagem, em tempo de execução, às mudanças no contexto físico, passando a operar de diferentes modos. Ainda que essas características exponham potencial para agregar melhorias aos processos produtivos, elas também impõem desafios à comunidade de Engenharia de Automação e Controle, como na capacidade limitada para processar em paralelo, múltiplas e complexas malhas de controle. Uma alternativa nasce da combinação de métodos formais de síntese, como a Teoria de Controle Supervisório (TCS), com arquiteturas que descentralizam a implementação do sistema de controle. Isso beneficia tanto a programação do controlador quanto a sua implementação. Entretanto, modelos atuais de implementação não consideram aspectos emergentes da indústria, como controladores inteligentes, por exemplo, que apresentam potencial para utilização eficiente de recursos, personalização da produção e produção cooperativa. Portanto, para alcançar essas competências, este trabalho propõe a construção de um controlador inteligente, a partir da integração de uma meta-heurística de otimização ao sistema de controle advindo da TCS. O espaço de estados resultante do sistema de controle representa todas as possíveis sequências operacionalmente seguras. Assim, a ideia central nesta proposta vem da utilização da meta-heurística Sistema de Formigas (AS), que explora esse espaço construindo cadeias de eventos que, ao serem habilitadas, controlam o comportamento de dispositivos físicos em chão de fábrica. Nessa abordagem, a meta-heurística tem o papel fundamental de construir soluções que criam cooperação de trabalho entre dispositivos e minimizam os custos de produção em função de demandas estocásticas que podem ocorrer. Outro ponto chave nesta proposta vem da utilização de uma arquitetura de controle comunicante, que traz o conceito de um controlador global e diversos agentes locais de controle. O controlador global executa uma abstração do comportamento dos agentes locais, sendo responsável pela coordenação em alto nível, da lógica do sistema de controle, que resulta nas ações físicas locais. Essa abstração permite obter um controlador global mais simples e compacto, reduzindo tanto o espaço de busca quanto a complexidade do problema combinatório e da carga computacional, trazendo benefícios relacionados a performance da meta-heurística implementada. Em termos de resultados, os dados observados trouxeram melhorias aos modelos utilizados e agregaram grande potencial referente à redução de custos e cooperação de trabalho entre dispositivos, por meio da aplicação de métodos meta-heurísticos integrados a um sistema de controle supervisório monolítico, descentralizado ou não. Além disso, demais aspectos de implementação indicam alto potencial de escalabilidade, que implica em possíveis ganhos a TCS, com possibilidade de expansão para diversas pesquisas e uso em ambientes produtivos.