Estratégias de controle em rede utilizando uma bancada de emulação de redes de comunicação.

Abstract

Ao longo dos últimos anos, a Indústria 4.0 e a Internet das Coisas (IoT, do inglês Internet of Things) têm desempenhado um papel crucial em diversos setores, incluindo indústrias, ambientes escolares, residências e comércio. Por meio da IoT, a conectividade entre máquinas e dispositivos tem impulsionado significativamente o progresso industrial, tornando essencial o aprimoramento dos estudos por parte dos engenheiros responsáveis pela implementação de aplicações interconectadas, especialmente no controle de sistemas dinâmicos via rede. Nesse contexto, o estudo das redes de comunicação, suas limitações e influência nos sistemas controlados em rede, torna-se um aspecto crítico para o funcionamento adequado desses sistemas. Este trabalho, inicialmente, visa desenvolver um ambiente de emulação de redes de comunicação que permita a análise de perturbações encontradas em sinais de radiofrequência, tais como atenuação do sinal, evitando os obstáculos enfrentados na implementação de redes em ambientes reais. Posteriormente, são avaliadas as estratégias de controle via rede para sistemas dinâmicos, Zero-Input e Hold-Input, considerando as perturbações típicas nas redes de comunicação sem fio, bem como os desafios enfrentados pelo controle em rede. No projeto, também são validadas duas técnicas de controle por realimentação de estados, com seguimento de referência, para a estabilização de Sistemas Lineares Sujeitos a Saltos Markovianos (MJLS, do inglês Markovian Jump Linear System), utilizando Desigualdades Matriciais Lineares (LMI, do inglês Linear Matrix Inequalities). Dos testes realizados, para o sistema empregado neste trabalho, ficou demonstrado que as duas técnicas de controle proporcionam maior estabilidade e rapidez no controle em rede, quando comparadas ao controlador projetado sem considerar perda de pacotes. Além disso, verificou-se que a estratégia Zero-Input apresentou melhor desempenho, principalmente quando alinhada ao controlador dependente de modo. Dessa forma, dado que o sistema elaborado admite a modelagem matemática e análise dos efeitos da perda de pacotes, evidencia-se a viabilidade de empregar uma rede com qualidade mais baixa e com custos reduzidos, mantendo, contudo, a eficácia do sistema de controle, desde que as informações da rede sejam consideradas no projeto. Ademais, destaca-se a relevância do trabalho para o estudo e desenvolvimento futuro de novas condições de projeto de controladores para sistemas controlados por redes de comunicação. Espera-se que o desenvolvimento desse ambiente de emulação e a aplicação das estratégias de controle em rede contribuam significativamente para aprimorar o desempenho e a estabilidade de sistemas de controle em rede na Indústria 4.0.