Simulação com hardware in the loop aplicada a veículos submarinos semi-autônomos.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2008
Autor(a) principal: Hilgad Montelo da Silva
Orientador(a): Celso Massatoshi Furukawa
Banca de defesa: Glauco Augusto de Paula Caurin, Fabio Gagliardi Cozman
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade de São Paulo
Programa de Pós-Graduação: Engenharia Mecânica
Departamento: Não Informado pela instituição
País: BR
Link de acesso: https://doi.org/10.11606/D.3.2008.tde-09022009-164239
Resumo: Veículos Submarinos Não Tripulados (UUVs Unmanned Underwater Vehicles) possuem muitas aplicações comerciais, militares e científicas devido ao seu elevado potencial e relação custo-desempenho considerável quando comparados a meios tradicionais utilizados para a obtenção de informações provenientes do meio subaquático. O desenvolvimento de uma plataforma de testes e amostragem confiável para estes veículos requer o projeto de um sistema completo além de exigir diversos e custosos experimentos realizados no mar para que as especificações possam ser devidamente validadas. Modelagem e simulação apresentam medidas de custo efetivo para o desenvolvimento de componentes preliminares do sistema (software e hardware), além de verificação e testes relacionados à execução de missões realizadas por veículos submarinos reduzindo, portanto, a ocorrência de potenciais falhas. Um ambiente de simulação preciso pode auxiliar engenheiros a encontrar erros ocultos contidos no software embarcado do UUV além de favorecer uma maior introspecção dentro da dinâmica e operação do veículo. Este trabalho descreve a implementação do algoritmo de controle de um UUV em ambiente MATLAB/SIMULINK, sua conversão automática para código compilável (em C++) e a verificação de seu funcionamento diretamente no computador embarcado por meio de simulações. Detalham-se os procedimentos necessários para permitir a conversão dos modelos em MATLAB para código C++, integração do software de controle com o sistema operacional de tempo real empregado no computador embarcado (VxWORKS) e a estratégia de simulação com Hardware In The Loop (HIL) desenvolvida - A principal contribuição deste trabalho é apresentar de forma racional uma estrutura de trabalho que facilite a implementação final do software de controle no computador embarcado a partir do modelo desenvolvido em um ambiente amigável para o projetista, como o SIMULINK.
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spelling info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis Simulação com hardware in the loop aplicada a veículos submarinos semi-autônomos. Hardware in the loop simulation applied to semi-autonomous underwater vehicles. 2008-11-18Celso Massatoshi FurukawaGlauco Augusto de Paula CaurinFabio Gagliardi CozmanHilgad Montelo da SilvaUniversidade de São PauloEngenharia MecânicaUSPBR Arquitetura de software (simulação) Control system Dynamic model Embedded real-time system Hardware in-the-loop simulation Matlab Simulink Submersíveis não tripulados Underwater vehicle Veículos Submarinos Não Tripulados (UUVs Unmanned Underwater Vehicles) possuem muitas aplicações comerciais, militares e científicas devido ao seu elevado potencial e relação custo-desempenho considerável quando comparados a meios tradicionais utilizados para a obtenção de informações provenientes do meio subaquático. O desenvolvimento de uma plataforma de testes e amostragem confiável para estes veículos requer o projeto de um sistema completo além de exigir diversos e custosos experimentos realizados no mar para que as especificações possam ser devidamente validadas. Modelagem e simulação apresentam medidas de custo efetivo para o desenvolvimento de componentes preliminares do sistema (software e hardware), além de verificação e testes relacionados à execução de missões realizadas por veículos submarinos reduzindo, portanto, a ocorrência de potenciais falhas. Um ambiente de simulação preciso pode auxiliar engenheiros a encontrar erros ocultos contidos no software embarcado do UUV além de favorecer uma maior introspecção dentro da dinâmica e operação do veículo. Este trabalho descreve a implementação do algoritmo de controle de um UUV em ambiente MATLAB/SIMULINK, sua conversão automática para código compilável (em C++) e a verificação de seu funcionamento diretamente no computador embarcado por meio de simulações. Detalham-se os procedimentos necessários para permitir a conversão dos modelos em MATLAB para código C++, integração do software de controle com o sistema operacional de tempo real empregado no computador embarcado (VxWORKS) e a estratégia de simulação com Hardware In The Loop (HIL) desenvolvida - A principal contribuição deste trabalho é apresentar de forma racional uma estrutura de trabalho que facilite a implementação final do software de controle no computador embarcado a partir do modelo desenvolvido em um ambiente amigável para o projetista, como o SIMULINK. Unmanned Underwater Vehicles (UUVs) have many commercial, military, and scientific applications because of their potential capabilities and significant costperformance improvements over traditional means of obtaining valuable underwater information The development of a reliable sampling and testing platform for these vehicles requires a thorough system design and many costly at-sea trials during which systems specifications can be validated. Modeling and simulation provide a cost-effective measure to carry out preliminary component, system (hardware and software), and mission testing and verification, thereby reducing the number of potential failures in at-sea trials. An accurate simulation environment can help engineers to find hidden errors in the UUV embedded software and gain insights into the UUV operation and dynamics. This work describes the implementation of a UUV\'s control algorithm using MATLAB/SIMULINK, its automatic conversion to an executable code (in C++) and the verification of its performance directly into the embedded computer using simulations. It is detailed the necessary procedure to allow the conversion of the models from MATLAB to C++ code, integration of the control software with the real time operating system used on the embedded computer (VxWORKS) and the developed strategy of Hardware in the loop Simulation (HILS). The Main contribution of this work is to present a rational framework to support the final implementation of the control software on the embedded computer, starting from the model developed on an environment friendly to the control engineers, like SIMULINK. https://doi.org/10.11606/D.3.2008.tde-09022009-164239info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USP2023-12-21T18:30:48Zoai:teses.usp.br:tde-09022009-164239Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212016-07-28T16:09:57Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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