Controle Preditivo LPV Parametrizado para Sistemas Embarcados de Tempo Real

Abstract

Este relatório descreve a execução de um projeto de iniciação científica que teve como objetivo desenvolver e validar um algoritmo de Controle Preditivo baseado em Modelo Linear a Parâmetros Variantes (MPC-LPV) Parametrizado. O algoritmo em questão é orientado à implementação prática para sistemas embarcados operando sob restrições de tempo real - com períodos de amostragem exíguos, da ordem dos milissegundos. O projeto foi realizado pela bolsista Cecilia Gonçalves da Cunha, orientada pelo Prof. Marcelo Menezes Morato, do departamento de Engenharia de Automação e Sistemas (EAS) do Centro Tecnológico (CTC) da UFSC.

A proposta buscou a redução do custo computacional associado ao problema de otimização do MPC original por meio da discretização do espaço de controle e do uso de algoritmos de busca em árvore com poda. Para o estudo de caso, o algoritmo foi implementado em um microcontrolador ESP32, a fim de controlar o nível do sistema de um tanque cônico (não linear), o qual foi modelado e posteriormente simulado na plataforma MATLAB. Os resultados obtidos demonstram que o algoritmo proposto é capaz de respeitar as restrições de tempo real, com tempos de cômputo abaixo do limite de amostragem, e ainda manter um bom desempenho de controle, mesmo diante de perturbações externas. Em termos práticos o projeto contribui com uma alternativa viável e acessível para a implementação de controladores MPC não lineares em sistemas embarcados.