Controle de sistemas a eventos discretos com suporte a otimizações

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Main Author: Pastro, Cristian Roberto
Publication Date: 2019
Format: Bachelor thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Download full: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24352
Summary: Autonomous systems are increasingly present in the industry, seeking to efficiently perform tasks that are befored manually. In order to maximize production and profit, autonomous systems are expected to be optimized and rigorously calculated, so that they can be flexible enough to support easy parameters changing. Discrete Event Systems (DESs) are used in the industry for process modeling, among them, the autonomous systems. One of the possibilities for DESs control is by using Supervisory Control Theory (SCT). SCT offers a methodology for synthesizing controllable, non-blocking and minimally restrictive controllers for DES. Despite its advantages, optimization aspects are not easily implemented using SCT. Moreover, any change in the system plant imply in synthesizing a new controller, which tends to be expensive both in terms of time or computation. Therefore, although the SCT is safe with respect to control specifications, it does not offer intrinsic optimization techniques, not it behaves flexibly under parameter changes. This work aims to extend the traditional control mesh, keeping its safety benefits, but adding to it a more efficient and flexible feature. For that, we separate the original alphabet into a new set of events, the optimizable events. Based on this event set and on the control action calculated by the classical SCT, a new entity called the Optimizer is able to promote improvements on the control action, thus optimizing the industrial plants under the action of the new controller. After the Optimizer is added, an extended control loop is created. The new control mesh was tested using a practical example, integrating the SCT with a greedy algorithm. It was observed that the proposed method offers improvements in relation to the optimizations when compared with traditional SCT. In addition, the overhead caused by the addition of the Optimizer is not large enough to compromise the control action.
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Despite its advantages, optimization aspects are not easily implemented using SCT. Moreover, any change in the system plant imply in synthesizing a new controller, which tends to be expensive both in terms of time or computation. Therefore, although the SCT is safe with respect to control specifications, it does not offer intrinsic optimization techniques, not it behaves flexibly under parameter changes. This work aims to extend the traditional control mesh, keeping its safety benefits, but adding to it a more efficient and flexible feature. For that, we separate the original alphabet into a new set of events, the optimizable events. Based on this event set and on the control action calculated by the classical SCT, a new entity called the Optimizer is able to promote improvements on the control action, thus optimizing the industrial plants under the action of the new controller. After the Optimizer is added, an extended control loop is created. The new control mesh was tested using a practical example, integrating the SCT with a greedy algorithm. It was observed that the proposed method offers improvements in relation to the optimizations when compared with traditional SCT. In addition, the overhead caused by the addition of the Optimizer is not large enough to compromise the control action.Sistemas autônomos estão cada vez mais presentes na indústria, buscando realizar tarefas antes manuais, de forma eficiente. Para que a produção e o lucro sejam maximizados, os sistemas autônomos devem ser otimizados de forma a calcular rigorosamente suas decisões e, além disso, serem flexíveis o suficiente para que parâmetros do sistema possam ser facilmente alterados. Sistemas a Eventos Discretos (SEDs) são utilizados na indústria para modelar processos, dentre estes, os sitemas autônomos. Uma das possibilidades de controle de SEDs é por meio da Teoria do Controle Supervisório (TCS). A TCS oferece uma metodologia para síntese de controladores garantidamente controláveis, não bloqueantes e minimamente restritivos em relação às especificações projetadas. Apesar dessas vantagens, otimizações não são facilmente implementadas utilizando a TCS. Além do mais, alterações em parâmetros de projeto implicam na necessidade de uma nova síntese do controlador. Conclui-se então que a TCS mesmo segura em relação às especificações de controle, não oferece técnicas de otimização intrínsecas, além de não ser flexível em relação às alterações de parâmetros. Este trabalho visa incorporar uma extenção à malha de controle tradicional, de forma a otimizar ao controle, tornando-o mais eficiente e flexível. Essa nova metodologia propõe a criação de um novo grupo de eventos no sistema, os Eventos Otimizáveis. Com base nesse grupo de eventos e na ação de controle calculada pela TCS clássica, uma nova entidade chamada Otimizador é capaz de oferecer melhorias à ação de controle. Depois da adição do Otimizador, uma malha de controle estendida é criada. A nova malha de controle foi testada utilizando um exemplo prático, integrando a TCS com um algoritmo guloso. Além disso, calculou-se o benefício obtido com a malha otimizada em relação à convencional por meio de resultados experimentais. Observou-se que o método proposto oferece melhorias em relação às otimizações se comparado com a TCS tradicional. Ademais, o overhead causado pela adição do Otimizador não é grande o suficiente para comprometer a ação de controle.Universidade Tecnológica Federal do ParanáPato BrancoBrasilDepartamento Acadêmico de InformáticaEngenharia de ComputaçãoUTFPRTeixeira, MarceloTeixeira, MarceloOliva, Jefferson TalesBarbosa, Marco Antonio de CastroPastro, Cristian Roberto2021-02-22T17:54:19Z2021-01-122021-02-22T17:54:19Z2019-07-02info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfPASTRO, Cristian Roberto. Controle de sistemas a eventos discretos com suporte a otimizações. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia de Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Pato Branco, 2019.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24352porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2021-02-23T06:10:40Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/24352Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.bropendoar:2021-02-23T06:10:40Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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