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Mémoire de Maîtrise
DOI
10.11606/D.3.2008.tde-09022009-164239
Document
Auteur
Nom complet
Hilgad Montelo da Silva
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2008
Directeur
Jury
Furukawa, Celso Massatoshi (Président)
Caurin, Glauco Augusto de Paula
Cozman, Fabio Gagliardi
Titre en portugais
Simulação com hardware in the loop aplicada a veículos submarinos semi-autônomos.
Mots-clés en portugais
Arquitetura de software (simulação)
Matlab
Simulink
Submersíveis não tripulados
Resumé en portugais
Veículos Submarinos Não Tripulados (UUVs Unmanned Underwater Vehicles) possuem muitas aplicações comerciais, militares e científicas devido ao seu elevado potencial e relação custo-desempenho considerável quando comparados a meios tradicionais utilizados para a obtenção de informações provenientes do meio subaquático. O desenvolvimento de uma plataforma de testes e amostragem confiável para estes veículos requer o projeto de um sistema completo além de exigir diversos e custosos experimentos realizados no mar para que as especificações possam ser devidamente validadas. Modelagem e simulação apresentam medidas de custo efetivo para o desenvolvimento de componentes preliminares do sistema (software e hardware), além de verificação e testes relacionados à execução de missões realizadas por veículos submarinos reduzindo, portanto, a ocorrência de potenciais falhas. Um ambiente de simulação preciso pode auxiliar engenheiros a encontrar erros ocultos contidos no software embarcado do UUV além de favorecer uma maior introspecção dentro da dinâmica e operação do veículo. Este trabalho descreve a implementação do algoritmo de controle de um UUV em ambiente MATLAB/SIMULINK, sua conversão automática para código compilável (em C++) e a verificação de seu funcionamento diretamente no computador embarcado por meio de simulações. Detalham-se os procedimentos necessários para permitir a conversão dos modelos em MATLAB para código C++, integração do software de controle com o sistema operacional de tempo real empregado no computador embarcado (VxWORKS) e a estratégia de simulação com Hardware In The Loop (HIL) desenvolvida - A principal contribuição deste trabalho é apresentar de forma racional uma estrutura de trabalho que facilite a implementação final do software de controle no computador embarcado a partir do modelo desenvolvido em um ambiente amigável para o projetista, como o SIMULINK.
Titre en anglais
Hardware in the loop simulation applied to semi-autonomous underwater vehicles.
Mots-clés en anglais
Control system
Dynamic model
Embedded real-time system
Hardware in-the-loop simulation
Underwater vehicle
Resumé en anglais
Unmanned Underwater Vehicles (UUVs) have many commercial, military, and scientific applications because of their potential capabilities and significant costperformance improvements over traditional means of obtaining valuable underwater information The development of a reliable sampling and testing platform for these vehicles requires a thorough system design and many costly at-sea trials during which systems specifications can be validated. Modeling and simulation provide a cost-effective measure to carry out preliminary component, system (hardware and software), and mission testing and verification, thereby reducing the number of potential failures in at-sea trials. An accurate simulation environment can help engineers to find hidden errors in the UUV embedded software and gain insights into the UUV operation and dynamics. This work describes the implementation of a UUV's control algorithm using MATLAB/SIMULINK, its automatic conversion to an executable code (in C++) and the verification of its performance directly into the embedded computer using simulations. It is detailed the necessary procedure to allow the conversion of the models from MATLAB to C++ code, integration of the control software with the real time operating system used on the embedded computer (VxWORKS) and the developed strategy of Hardware in the loop Simulation (HILS). The Main contribution of this work is to present a rational framework to support the final implementation of the control software on the embedded computer, starting from the model developed on an environment friendly to the control engineers, like SIMULINK.
 
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Date de Publication
2009-02-20
 
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