| Resumo : |
A Teoria de Controle Automático de Sistemas exerceu significativo papel no desenvolvimento tecnológico e científico dos últimos anos nas mais variadas áreas de conhecimento, com o desenvolvimento de equipamentos biomédicos , plataformas de prospecção de petróleo, reatores químicos, veículos aero-espaciais, piloto automático de aeronaves e automóveis; controle de pressão, viscosidade, humidade, temperatura e vazão em processos industriais; previsão de comportamentos na bolsa de valores; além do controle de membros artificiais substituintes em deficientes físicos. Tendo em mente a vasta aplicabilidade da teoria de controle moderno, vale ressaltar um fenômeno que merece atenção, dada a exigência de um tratamento diferenciado quando da sua ocorrência: variações abruptas em parâmetros do modelo, tais como falhas e comutação entre diferentes modos de operação. A não consideração de sua importância na evolução da dinâmica do sistema pode acarretar em danos não só aos equipamentos, como também aos operadores que interagem com os processos controlados, podendo resultar em danos irreversíveis ao sistema e fatalidades ou ferimentos severos nos seres humanos envolvidos. Para auxiliar no controle dos sistemas críticos acima, é de grande utilidade a classe dos sistemas híbridos, na qual se encaixam os sistemas comutados, que são de grande valia na descrição dos processos em que falhas estão envolvidas, dado que é possível integrar elementos de lógica à descrição do sistema, além de que já existem ferramentas disponíveis para o tratamento dos problemas associados ao controle de tais sistemas, como o "solver" de programação quadrática mista inteira miqp e a linguagem de descrição HYSDEL, ambos do pacote de software MATLAB/SIMULINK. Tendo em mente a formulação do problema de controle como um problema de QP envolvendo variáveis lógicas e discretas, além da implementação de um sistema de detecção de falha, escolheu-se como metodologia de controle o MPC, dada a possibilidade da utilização de modelos explícitos com qualquer forma matemática e do tratamento de restrições (de entrada e saída) incorporados na formulação do problema, no formato de um problema MIQP, para o qual já existem sólidas ferramentas de resolução desenvolvidas. Além disso, a "arquitetura" do controlador MPC utilizado permite a fácil integração do controlador com o sistema de detecção de falhas. Após uma abordagem teórica generalista, com o objetivo de formular o problema para quaisquer sistemas descritos por um modelo no espaço de estados, serão ilustrados os conceitos propostos a partir do controle do movimento longitudinal de um avião - do porte de um cargueiro - de maneira que o mesmo, partindo de uma condição de vôo razante e carregado, não altere significativamente seus estados e sua altitude de vôo quando do lançamento da carga. A súbita mudança do centro de gravidade do cargueiro causará mudanças nas derivadas de estabilidade do avião, o que acarretará em uma variação abrupta no modelo utilizado causada pelo desvio dos parâmetros calculados no estado inicial do processo, caracterizando assim uma falha paramétrica abrupta. |