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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2009.tde-18072011-102219
Documento
Autor
Nome completo
Erick Wakamoto Takarabe
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2009
Orientador
Banca examinadora
Maruyama, Newton (Presidente)
Miyagi, Paulo Eigi
Rosário, João Maurício
Título em português
Sistemas de controle distribuídos em redes de comunicação.
Palavras-chave em português
Jitterbug
NCS
Rede de comunicação
ROV
Sistemas de controle distribuídos
True-Time
Resumo em português
Sistemas de controle distribuídos cujas malhas são fechadas através de uma rede de comunicação são chamados de sistemas de controle distribuídos em redes de comunicação (NCS - Networked Control System). Este tipo de arquitetura permite a divisão do sistema de controle em módulos interconectados através da rede de comunicação, proporcionando a divisão do processamento, a redução de custo e de peso, além de facilitar o diagnóstico e manutenção do sistema e de aumentar a sua exibilidade e agilidade; e por isso seu emprego na indústria está se tornando comum (e.g., y-by-wire e drive-by-wire). Porém, a distribuição do processamento e a inserção de uma rede de comunicação aumenta a complexidade da análise e do projeto deste tipo de sistema. Um dos fatores que contribui para esse aumento da complexidade é a presença de atrasos aleatórios nos sinais de controle, causados pela dinâmica do sistema computacional (conjunto de hardware e software) que serve como plataforma para implementação do sistema de controle digital. Este trabalho faz um estudo sobre este tipo de sistema sob a perspectiva destes sinais com atrasos. Para isso, faz-se uso dos toolboxes para MATLAB: TrueTime e Jitterbug. Através destas ferramentas, mostra-se a existência de uma relação de compromisso entre o desempenho do controle e o desempenho do sistema computacional. Através deste estudo, é proposto uma solução de um sistema de controle do tipo NCS para um ROV (do inglês Remotely Operated Vehicle), modelado através de 6 equações diferenciais desacopladas não-lineares. Este tipo de veículo tem uma relevância econômica significativa para o Brasil, visto que é utilizado em operações de manutenção e instalação de plataformas de extração do petróleo que está depositado em profundidades que variam de mil a 2 mil metros. Para este NCS proposto, são utilizados controladores do tipo PI com estrutura feedback-feedfoward cujos parâmetros de projeto são obtidos em função dos atrasos inseridos pelo sistema computacional.
Título em inglês
Networked control systems.
Palavras-chave em inglês
Distributed control
Jitterbug
NCS
Network
ROV
TrueTime
Resumo em inglês
Distributed control systems wherein the control loops are closed through a communication network are called Networked Control Systems (NCSs). This type of architecture allows the control systems division into modules interconnected through the communication network, providing the processing division, reduction of cost and weight, and facilitates the systems diagnosis and maintenance, and increases their exibility and agility. Therefore its use in industry is becoming common (eg, y-by-wire and drive-by-wire). However, the processing distribution and the communication network insertion increase the system analysis and design complexity. One of the factors that contributes to this increased complexity is the presence of random time delays, caused by the dynamics of the computer system (set of hardware and software) used as a platform for digital control system implementation. This work deals with the networked control systems under these random time delays view. For this, it is used two MATLAB toolboxes: Jitterbug and TrueTime. With these tools, it is shown the existence of a relationship between the performance of control and performance of computer system. With this study, it proposed a solution of a NCS for a ROV (Vehicle Operated Remotely), modeled by 6 differential nonlinear decoupled equations. This type of vehicle has a significant economic relevance for Brazil, as it is used in maintenance and installation of platforms for oil extraction deposited at depths ranging from thousand to 2 thousand meters. For this proposed NCS are adopted PI controllers with feedfoward-feedback structure whose parameters design are given in terms of delay inserted by the computer system.
 
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Data de Publicação
2011-08-03
 
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