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Controladores preditivos de elevada dependabilidade para sistemas com redundancia de sensores e atuadores.

Processo: 07/58501-4
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2008
Vigência (Término): 31 de outubro de 2009
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Eletrônica Industrial, Sistemas e Controles Eletrônicos
Pesquisador responsável:Takashi Yoneyama
Beneficiário:Davi Antônio dos Santos
Instituição-sede: Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:06/58850-6 - Diagnóstico, prognóstico e acomodação de falhas em sistemas dinâmicos, AP.TEM
Assunto(s):Controle preditivo

Resumo

Este trabalho tem por objetivo estudar o problema de projeto de controladores preditivos baseados em modelo (MPC) que apresentem elevado grau de dependabilidade para aplicação em sistemas para os quais é fundamental a garantia de funcionamento, mesmo sob condições de falhas em alguns componentes. Como exemplos de tais sistemas podem ser mencionadas as aeronaves, os equipamentos hospitalares, reatores nucleares, processos químicos que envolvem substâncias tóxicas e robótica móvel, entre outros. Em linhas gerais, a tolerância a falhas pode ser conseguida através do uso de um controlador que seja robusto a tais eventos, ou ainda, através da reconfiguração em resposta a um mecanismo de diagnóstico ou prognóstico das ocorrências de incidentes. Essa segunda abordagem será foco de estudo neste trabalho. Na perspectiva de ocorrência de uma falha no sistema, indicado, por exemplo, por uma grandeza que seja relacionado com o "dano acumulado", pode-se modificar as funções de custo utilizadas na técnica MPC. Eventualmente incorrer-se-á em uma degradação do seu desempenho, porém serão mantidas as restrições e os objetivos prioritários da malha de controle. Com o intuito de se aproveitar a redundância de sensor e de atuador, propõe-se estudar métodos de otimização multi-objetivo e as técnicas de supervisão hierárquica que permitam sistematizar o gerenciamento do desempenho requerido do sistema de controle sujeito a falhas. Enquanto as falhas incipientes são de pouca significância ou não ocorrem às falhas abruptas, aproveitam-se os graus adicionais de liberdade providos pela redundância para se obter um controlador de alto desempenho. Por ocasião da instalação de falhas significativas, o controlador é reconfigurado para manter a dependabilidade, emitindo ao mesmo tempo, sinal de alerta requisitando manutenção. O trabalho será avaliado mediante comparação com resultados disponíveis no estado da arte através de simulações em computador digital, bem como experimentos com plantas piloto disponíveis no laboratório do ITA. (AU)