Controle Preditivo tolerante a falhas com planejamento de trajetórias na presença de obstáculos

Resumo

Técnicas de Controle Preditivo têm sido cada vez mais difundidas na indústria, principalmente devido à sua capacidade de tratar restrições nas entradas e estados da planta. Frequentemente utilizam-se abordagens dotadas de conjuntos terminais invariantes a fim de obter malhas de controle estáveis. Contudo, em missões de guiamento de veículos, o conjunto terminal pode ser imposto por requisitos da missão e não ser necessariamente invariante. Uma outra dificuldade é a ocorrência de falhas que limitem a autoridade dos atuadores, comprometendo a capacidade de atingir o conjunto terminal dentro do horizonte especificado, requerendo assim o uso de horizontes maiores. Ainda, a presença de obstáculos, em geral, torna o problema de otimização não-convexo. Esses fatores contribuem para aumentar a carga computacional associada à solução do problema de otimização que gera o sinal de controle. Com isso, o tempo demandado pela solução pode ser proibitivo frente ao período de amostragem. Nesse contexto, torna-se conveniente dispor de um planejador de trajetórias capaz de dividir a missão em trechos, possibilitando o uso de horizontes menores. Neste trabalho, serão estudadas técnicas de planejamento de trajetórias na presença de obstáculos e restrições dinâmicas do veículo que definam waypoints, isto é, pontos intermediários, a serem usados pela malha de controle preditivo. Os resultados serão analisados em termos dos recursos computacionais demandados, bem como a capacidade de atender os requisitos da missão mesmo na presença de falhas de atuadores.