Distributed control of connected and automated vehicles: a discrete event systems approach - Sebem, Renan (2022)
Esta tese propõe uma solução para o problema de controle de CAVs em grandes centros urbanos. A arquitetura de controle para CAVs proposta neste trabalho combina três características: Distribuída, Escalável e Reconfigurável. O termo Distribuída é usado no sentido de que o controle está totalmente embarcado nos CAVs, sem um gestor/coordenador central. O termo Escalável é usado no sentido de que o número de CAVS pode mudar no tempo de execução. E o termo Reconfigurável é usado no sentido de que os CAVs podem alterar seus destinos e caminhos a qualquer momento. Com esta arquitetura, garante-se o comportamento não bloqueante e livre de colisões do sistema, e também a privacidade do caminho para cada CAV. A estrutura de controle local é composta por uma planta local, um controlador de caminho e um controlador de coordenação, todos modelados por autômatos. A disputa pela ocupação da via entre os CAVs é tratada para evitar colisões, com base em uma comunicação sem fio onde cada CAV impõe desabilitações de eventos (ações) aos demais CAVs. Propõe-se um tratamento online para prevenção de bloqueios, sem a necessidade de computar um controlador monolítico em nenhuma fase do projeto. Os controladores de caminho e coordenação são propostos para serem embarcados e sintetizados no CAV em tempo de execução, o que permite a reconfiguração. A escalabilidade é alcançada explorando a similaridade entre as plantas dos CAVs, por meio do uso de um mapa de reetiquetagem. A arquitetura é validada através de um ambiente de simulação no Robotarium e testes práticos experimentais com robôs Lego Mindstorms. Dois exemplos são dados, assim como duas simulações e dois experimentos são executados. Uma das simulações foi executada por 54h, variando o número de CAVs de 1 até 36, e na qual foi encontrado que a arquitetura é mais eficiente em 22,2% da taxa de ocupação dos CAVs no mapa. Os resultados mostram que todos os requisitos foram atendidos