Sistema embarcado para o controle de um Bi-rotor de                             ¸˜                    configuracao Tiltroto...
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Figura 2. Diagrama de linguagem SysML Fonte: Adaptado de OMG                                           ´         Para Fari...
3. Matlab3.1. Simulink4. Sistema de controle do Bi-rotorConforme j´ destacado este projeto tem o objetivo de implementar d...
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  1. 1. Sistema embarcado para o controle de um Bi-rotor de ¸˜ configuracao Tiltrotor Fernando Silvano Goncalves, Wiliam Andrey Faustino Scotti, Rodrigo Donadel ¸ 1 ¸˜ ¸˜ Programa de P´ s-Graduacao em Engenharia de Automacao e Sistemas o Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC {goncalves, wiliam faustino, rodrigoVERVER}@das.ufsc.br Resumo. AINDA TEMOS QUE ESCREVER O RESUMO DESTE TRABAIO Palavras-chave: Tempo Real, Preempt-RT, Linux. Abstract. WE NEED TO WRITE THIS ABSTRACT TO Keywords: Real-Time, Preempt-RT, Linux. ¸˜1. Introducao ¸˜Introducao geral Paragrafo sobre sistemas embarcados Paragrafo sobre MDD Paragrafo sobre sistemas aviˆ nicos o ¸˜ Este projeto tem como objetivo a implementacao de algoritmos de controlecont´nuo em uma plataforma embarcada para realizar o controle de um ve´culo a´ reo ı ı e ¸˜n˜ o tripulado (VANT) bi-rotor de configuracao tiltrotor. Em conformidade com o VANT a ¸˜ ¸˜tamb´ m ser´ modelado um sistema estacao base, buscando a comunicacao entre estes, a e a ¸˜definicao de miss˜ es e monitoramento de dados. o ¸˜ Este trabalho est´ organizado da seguinte forma: a secao 2 apresenta uma a ¸˜descricao da liguagem sysml, alguns de seus diagramas e a ferramenta Artisan Studio ¸˜utilizada para o desenvolvimento, a secao 3 descreve o matlab, bem como a ferramenta ¸˜ ¸˜de modelagem simulink, a secao 4 apresenta a metodologia proposta, a secao 5 descreve ¸˜os artefatos produzidos bem como os resutados, e a secao 6 apresenta as conclus˜ es. o2. SysML ´Segundo a OMG, o SysML e uma linguagem de modelagem gr´ fica de prop´ sito geral a o ¸˜ ¸˜ ¸˜que suporta especificacao, an´ lise, projeto, verificacao e validacao de sistemas complexos a ¸˜que podem incluir hardware, software, informacao, processos, pessoas e infraestrutura. ´ Na figura 1, e poss´vel ver que o SysML utiliza alguns diagramas da UML e ıadiciona outros para atender os requisitos da UML SERFP (System Engineering Requestfor Proposal), sendo que alguns diagramas n˜ o tiveram mudancas e outros foram alterados a ¸para o SysML. O SysML classifica os diagramas em comportamentais, estruturais e diagrama derequisitos. A figura 2 mostra todos os diagramas do SysML, bem como aqueles que foramadicionados, modificados ou mantidos do UML.
  2. 2. ¸˜ Figura 1. Relacao entre SysML e UML Fonte: Adaptado de OMG2.1. Diagrama de requisitos ´Em um projeto de Sistemas Embarcados, e necess´ rio definir os requisitos funcionais e an˜ o funcionais. a • Requisitos funcionais: representam o que o sistema pode fazer; • Requisitos n˜ o funcionais: s˜ o restricoes indicando como o sistema realizar´ os a a ¸˜ a requisitos funcionais. ´ SysML tem um diagrama de requisitos, onde e poss´vel representar os requisitos, ınormalmente em formato textual, permitindo associar um determinado requisito a outro ¸˜ ¸˜modelo que est´ tratando a sua satisfacao e verificacao (Oliveira, 2008). a Para Marques (2011), o diagrama de requisitos representa as hierarquias e ¸˜derivacoes existentes nos requisitos, que possibilitam associar um determinado requisitoa outro modelo tornando vis´vel o rastreamento dos requisitos. Diagrama de requisitos ı ¸˜propicia a visualizacao gr´ fica dos requisitos ou em forma de tabela , tornando f´ cil o a aentendimento dos mesmos. Segundo Friedenthal (2008), os requisitos podem conter propriedades adicio- ¸˜nais como status da verificacao, criticidade, risco e categoria de um requisito. Para ¸˜a verificacao, um requisito pode estar assinalado como n˜ o verificado, verificado pela a ¸˜ ¸˜ ¸˜inspecao, verificado pelo analista, verificado pela demonstracao ou verificacao pelo teste.Quanto ao n´vel de criticidade ou risco, podem ser assinalados como alto, m´ dio ou baixo ı e `risco. Quanto a categoria de um requisito, podem ser categorizados como funcionais, dedesempenho ou f´sicos. ı2.2. Diagrama de componentesO diagrama de componentes demonstra o sistema de uma forma funcional, descrevendoos componentes e suas dependˆ ncias que representam a estrutura do c´ digo gerado. Di- e o ¸˜agrama de componentes capturam a estrutura f´sica da implementacao e se divide em ıblocos, que combinados constroem o sistema pretendido (Campos).
  3. 3. Figura 2. Diagrama de linguagem SysML Fonte: Adaptado de OMG ´ Para Faria (2001), um componente e uma parte f´sica (feita de bits e bytes) e subs- ı ¸˜titu´vel de um sistema, que proporciona a realizacao de um conjunto de interfaces. Repre- ısentam um empacotamento f´sico de elementos relacionados logicamente (normalmente ıclasses). ¸˜ Podem ser implementados com base em linguagens de programacao, tabelas ouequipamentos. Os pacotes de componentes podem ser utilizados para modelar a arquite- ´tura f´sica. Uma das suas principais vantagens e a modularidade. ı2.3. Diagrama de blocosSegundo Santos (2011), o diagrama de blocos tem a responsabilidade de mostrar as ca- ¸˜racter´sticas estruturais e comportamentais, assim como as relacoes entre os blocos. ı Diagrama de blocos modela a arquitetura do sistema, representando os componen-tes de hardware (CPU, sensores, atuadores, entre outros) e os componentes de software. Os v´ rios compartimentos servem para descrever as caracter´sticas do bloco, como a ı ¸˜ ¸˜ ¸˜propriedades, operacoes, restricoes, alocacao ao bloco e requisitos que o bloco satisfaz(OMG).2.4. Diagrama de pacotes2.5. M´ quina de estados aVER SE VAMOS COLOCAR2.6. Diagrama de atividadesAINDA PRECISAMOS FAZER
  4. 4. 3. Matlab3.1. Simulink4. Sistema de controle do Bi-rotorConforme j´ destacado este projeto tem o objetivo de implementar de algoritmos de con- a ¸˜trole cont´nuo, aplicados a uma plataforma embarcada para realizacao do controle de um ı ı e a ¸˜ve´culo a´ reo n˜ o tripulado (VANT) bi-rotor de configuracao tiltrotor. ´ ¸˜ A proposta principal da aeronave e a realizacao de voos em conformidade commiss˜ es pr´ -estabelecidas, as quais estabelecem a trajet´ ria a ser seguida pela mesma. o e o ¸˜ ¸˜ O VANT possui uma estacao base respons´ vel pela definicao das miss˜ es e a o ¸˜ ´integracao com o mesmo. Seu sistema e composto basicamente por trˆ s modos: e ¸˜ ¸˜inicializacao, operacao e seguranca. ¸ ¸˜ ´ No modo de inicializacao a aeronave e ligada, onde s˜ o realizados uma rotina ade testes internos visando verificar a integridade do sistema, assim como o canal de ¸˜ ¸˜ ´ ´comunicacao com a estacao base e testado. Ap´ s estes procedimentos e definido o forma o ¸˜de operacao da aeronave, se em modo de testes ou em modo autˆ nomo. No caso de o ¸˜operacao autˆ noma faz-se necess´ rio que seja carregado a miss˜ o para o VANT antes de o a adefini-lo como em modo de operacao.¸˜ ¸˜ ´ ¸˜ Quando a forma de operacao de testes e selecionada, a estacao base pode atuardiretamente sobre cada um dos sensores e atuadores, visando calibra-los, ou a realizartestes nestes equipamentos, neste modo a aeronave n˜ o realiza voos. a a o ¸˜ J´ na forma autˆ noma de operacao, quando ativado a aeronave inicia automati- ¸˜ ¸˜camente a execucao da miss˜ o. Visando a viabilidade da operacao de forma autˆ noma, a ofaz-se necess´ rio que sejam desenvolvidos alguns sistemas tais como controle de estabi- alidade, controle de trajet´ ria, monitoramento de bateria, controle de pouso e decolagem e o ¸˜identificacao de obst´ culos. a ´ Para garantir a integridade da aeronave, esta possui um modo de seguranca, que e ¸ativado automaticamente pela UAV quando esta identifica alguma falha nos componentes a ´do sistema, ent˜ o e efetuado um pouso de emergˆ ncia a fim de evitar acidentes. e4.1. Metodologia utilizadaA cadeia de desenvolvimento proposta est´ exposta na figura 3. A ferramenta MATLAB aSIMULINK R ser´ utilizada para simular e validar os algoritmos de controle cont´nuo. a ıPosteriormente, pretende-se realizar a convers˜ o desta para a linguagem SysML, com ao intuito de modelar uma arquitetura de software e hardware que ofereca suporte a ¸ ¸˜implementacao dos algoritmos de controle no sistema embarcado do VANT. Por fim,objetiva-se realizar o mapeamento da convers˜ o do modelo SysML para c´ digo fonte a ocapaz de ser utilizado na plataforma embarcada. FALTA DETALHAR MAIS
  5. 5. Figura 3. Motodologia proposta5. Resultados6. Conclus˜ o aA. Digrama de requisitosB. Digrama de blocos

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