Controlo preditivo sobre redes de sensores e actuadores sem fios com tolerância a falhas de comunicação

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

As redes de sensores sem fios têm vindo a ser crescentemente sugeridas para diversas aplicações, encontrando-se exemplos na área da saúde, através da monitorização de bio-sinais, na área do ambiente, para monitorização e seguimento de variáveis ambientais ou concentração de poluentes em locais vedados à presença humana e em diversas aplicações industriais. Para além dos inerentes problemas de autonomia, subsiste um conjunto alargado de desafios, como sejam, a segurança, autenticação/registo na rede, e, no contexto dos sistemas distribuídos, a robustez do sistema de controlo em anel fechado incorporando sensores e actuadores sem fios. A presente dissertação centra-se na aplicação de uma metodologia de controlo preditivo no espaço de estados sobre redes de sensores e actuadores sem fios, com capacidade de adaptação e tolerância a falhas de comunicação entre dispositivos sem fios. A solução do problema de optimização foi obtida recorrendo à sua formulação segundo um problema de programação quadrática sujeito a restrições sobre as saídas e entradas. Relativamente ao processo de adaptação propõe-se um algoritmo recursivo baseado no filtro de Kalman com transformação da incerteza. Para efeito de incorporação de um mecanismo tolerante a falhas de comunicação entre o servidor e o processo optou-se por utilizar um controlador local baseado no algoritmo de controlo óptimo linear quadrático.