Amostragem assíncrona em sistemas de controle em rede : event-triggered control

Abstract

Sistemas de controle em rede são sistemas distribuídos espacialmente em que a comunicação entre sensores, atuadores e controladores é estabelecida por uma rede de comunicação compartilhada. Tais sistemas vêm sendo utilizados em uma ampla variedade de aplicações tais como, redes de sensores móveis, cirurgias remotas, colaboração háptica através da internet, sistemas de rodovias autônomas e veículos aéreos não tripulados. Concomitantemente, evidenciam-se novos problemas, por exemplo, atrasos de comunicação, perdas na transmissão de pacotes, alto consumo de energia e uma carga de computação pesada. Tais fatores podem levar a variações significativas do período de amostragem e, por consequência, podem afetar as propriedades de estabilidade do sistema de controle. Frente a isso, novas técnicas de amostragem são desenvolvidas de forma a tentar reduzir a carga de comunicação e o consumo de energia dos sistemas de controle. Entre estas, destacam-se as chamadas técnicas de self-triggered e event-triggered control que consistem em realizar a amostragem do sistema em períodos de tempo de largura variada que dependerão de eventos ocorridos no sistema. Este processo é conhecido como amostragem assíncrona. O objetivo deste trabalho é modelar estas técnicas de amostragem e executá-las através de simulação.

Networked control systems are spatially distributed systems for which the communication between sensors, actuators and controllers happen through a shared communication network. Networked control systems have been used in a wide variety of applications such as mobile sensor networks, remote surgeries, haptics collaboration over the internet, automated highway systems and unmanned air vehicles. In addition to all these new applications, new issues arise on networked control systems such as communication delays, transmission packets dropouts, high energy consumption and a heavy computing load. Such issues can lead to significant variations on the sampling time. Hence, it might affect the stability properties of the control system. Facing these issues, new techniques are being developed with the objective of trying to reduce the communication load and the energy consumption of the control systems. Among these techniques, two can be highlighted, known: the self-triggerd control and the event-triggered control. They consist in performing the system sampling in periods of time with a variable length that will depend on events occurred on the system.This process shall be named as assynchronous sampling. The main objective of this work is to model these sampling techniques and implement them thorugh software simulations.