Simulação do Controlador Preditivo do Modelo Dinâmico do Robô Móvel para Implementação em FPGA

Universidade Federal do Espírito Santo
Programa Institucional de Iniciação Científica
Relatório Final de Pesquisa

Simulação do Controlador Preditivo do Modelo Dinâmico do Robô
Móvel para Implementação em FPGA

Identificação:
Grande área do CNPq.: Engenharias
Área do CNPq: Engenharia Elétrica
Título do Projeto: Controle Preditivo Aplicado numa Cadeira de Rodas Robotizada
Professor Orientador: José Leandro Felix Salles
Estudante PIBIC/PIVIC: Letícia Ruy Ladeira das Neves

Resumo: O Controlador Preditivo Baseado em Modelo (CPBM) originou-se no meio industrial, avançando consideravelmente na área química e do petróleo, tendo em vista a capacidade do CPBM em garantir a operação otimizada de processos multivariáveis sujeitos a restrições e com dinâmica não linear. O avanço tecnológico dos processadores digitais e o desenvolvimento de algoritmos de otimização mais eficientes, impulsionou uma série de aplicações do CPBM em controladores de sistemas embarcados. Foi desenvolvido um algoritmo de CPBM em linguagem de descrição de Hardware (HDL) para implementação em Field Programmable Gate Array (FPGA). Para obter resultados em um tempo menor, o código em HDL pode ser gerado a partir do aplicativo HDL Coder, do Matlab.

Palavras chave: Robótica Móvel, Controle Preditivo, Sistemas Embarcados, VHDL, FPGA.
1 – Introdução
O avanço tecnológico dos processadores digitais e o desenvolvimento de algoritmos de Controle mais eficientes, impulsionou uma série de pesquisas sobre a aplicação do Controle Preditivo Baseado em
Modelo (CPBM) em sistemas com dinâmica rápida encontrados em robótica móvel (Akiba e. al, 2010 e
Klancar, 2007) e veículos autônomos (Falcone et al, 2007). Assim, a implantação deste controlador em sistemas embarcados tem motivado alguns pesquisadores a investigar a aplicabilidade do CPBM em linguagens de HDL para implementação em FPGA (Ling et al., 2006 e Ling et al. 2008).
A solução explicita do CPBM deve ser descrita, em linguagem de