Dados do Trabalhos de Conclusão

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
ENGENHARIA DE DEFESA (31007015011P8)
Um Metodo Formal para o Planejamento e Controle de Missoes de Veículos Aereos Nao Tripulados
JOSE CERDEIRA GONZALEZ
TESE
08/11/2012

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de métodos de planejamento de missões de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), baseados em teoria de controle supervisório e na otimização de rotas, de forma a propiciar planos de voo fisicamente exequíveis e livres de condições indesejáveis de voo. Inicialmente foram projetadas as malhas de controle e de guiamento para um modelo de VANT de asas fixas, baseadas num aeromodelo Cessna Skylane. A partir daí dois métodos foram desenvolvidos. O primeiro método baseou-se puramente em teoria de controle supervisório. Nesse método, a partir de uma sequência de etapas de voo, define-se um Autômato Híbrido Modelador da Missão (AHMM) que representa o comportamento dinâmico da aeronave em cada etapa de voo, sob uma única condição de vento. Em seguida, por simulação, extrai-se o autômato Condição/Evento (C/E), que representa o comportamento discreto desse AHMM. Aplicando-se uma síntese de supervisores e efetuando-se refinamentos nos dados da missão, obtém-se um supervisor C/E que contém um plano de voo com todas as etapas que o VANT pode executar, sem condições indesejáveis de voo. No segundo método, promoveu-se a fusão da otimização de rotas com a teoria de controle supervisório. Nesse método, a sequência de etapas da missão é definida por um algoritmo de otimização por colônia de formigas. Em seguida, define-se o AHMM para as condições de vento normal e forte, extrai-se o correspondente autômato C/E e refinam-se os dados da missão em conjunto com o AHMM até que não haja estados indesejáveis, resultando num autômato contendo rotas minimamente restritivas tanto para vento normal, quanto para vento forte. Por fim, um algoritmo de supervisão foi desenvolvido e implementado em MATLAB para atuar no controle da missão dos dois métodos, habilitando as etapas menos restritivas até a conclusão da missão. Os dois métodos por construção produzem planos de voo que preservam a integridade da aeronave, sendo o segundo método superior ao primeiro por produzir planos de voo menos restritivos.

controle de sistemas dinâmicos, sistema a eventos discretos, teoria do controle supervisório
This study aimed to develop methods of mission planning for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) based on supervisory control theory and optimization of routes, in order to provide flight plans physically feasible and free from undesirable conditions of flight. Initially designed control loops and guidance to a model of fixed-wing UAV, based on a model airplane Cessna Skylane. From this, two methods were developed. The first method was based purely on supervisory control theory. In this method, from a sequence of steps flight defines a Mission Modeler Hybrid Automaton (MMHA) representing the dynamic behavior of the aircraft at each step of flight, under only one condition of wind . Then, through simulation, the Condition/Event (C/E) automaton is obtained, which represents the discrete behavior of MMHA. Applying a synthesis of supervisors and making refinements to the data of the mission, a C/E supervisor is obtained, which contains a flight plan with all the steps that the UAV can perform without undesirable conditions of flight. In the second method, a merger of route optimization with the supervisory control theory is done. In this method, the sequence of steps of the mission is defined by an algorithm of ant colony optimization. Then the corresponding C/E automaton is extracted both for normal and strong conditions of wind, and refine the data together with the MMHA until no undesirable states, resulting in an automaton containing routes minimally restrictives for both normal or strong wind. Finally, an algorithm of supervision was developed and implemented in MATLAB to work in mission control of the two methods, enabling less restrictive steps to complete the mission. Both methods reaches in flight plans that preserve the integrity of the aircraft, being the second one better than the first in producing flight plans less restrictives.
control of dynamic systems, supervisory, control theory
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PORTUGUES
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

ENGENHARIA DE DEFESA
MECATRÔNICA E SISTEMAS DE ARMAS
MODELAGEM, VERIFICAÇÃO E CONTROLE DE SISTEMAS A EVENTOS DISCRETOS E SISTEMAS DINÂMICOS HÍBRIDOS

Banca Examinadora

ANTONIO EDUARDO CARRILHO DA CUNHA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
PAULO FERNANDO FERREIRA ROSA Docente - PERMANENTE
ALBERTO MOTA SIMOES Docente - COLABORADOR

Vínculo

Servidor Público
Instituição de Ensino e Pesquisa
Pesquisa
Sim