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CPGEI (Mestrado): Rafaela Scaciota Simões da Silva - 05/09/18

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 05/09/2018
das 10h00 até 13h00
Onde Sede Central: Sala de videoconferência Bloco I
Nome do Contato Prof. Glauber Gomes de Oliveira Brante
Participantes Prof. Glauber Gomes de Oliveira Brante, Dr. Orientador - UTFPR
Prof. Guilherme Luiz Moritz, Dr. Co-orientador - UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Glauber Gomes de Oliveira Brante, Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Richard Demo Souza, Dr. - UFSC
Prof. João Luiz Rebelatto, Dr. - UTFPR
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Minimização do consumo de energia por bit para sistemas de controle em rede sem fio com abordagem de tempo de espera.

Resumo: Os sistemas de controle em rede sem fio são uma classe de sistemas em que a comunicação entre sensores, atuadores e controladores ocorre por meio de uma banda compartilhada. Este tipo de sistema tem uma ampla área de aplicação, uma vez que pode ser incorporado em situações onde o espaço é limitado e quando a redução de custos de implementação é necessária. Além disso, os sistemas de controle sem fio têm ampla aplicação dentro das comunicações entre máquinas, parte fundamental dos sistemas 5G. Neste contexto, é de fundamental importância garantir a estabilidade do sistema controle, ao mesmo tempo que o processo de transmissão deve ocorre no menor tempo possível. Ainda, devido às restrições de tamanho e custo desses sistemas, é comum que os sistemas de controle sem fio sejam alimentados por baterias. Portanto, a energia total consumida pelo sistema deve ser levada em conta. Portanto, este trabalho foca na minimização da energia consumida por bit transmitindo, com a restrição de que a estabilidade do sistema de controle deve ser garantida. Utilizando o método do tempo de permanência, que é condição suficiente para obter estabilidade no sistema, foi possível, através da otimização da probabilidade de outage, minimizar o consumo de energia por bit. Concluímos que a distância entre o transmissor e o receptor interfere diretamente no consumo de energia por bit do sistema, tendo em vista que a potência de transmissão depende da distância entre o transmissor e o receptor. Por fim, foi possível obter uma expressão fechada que relaciona a probabilidade de outage máxima que o sistema pode operar com a estabilidade do sistema de controle.
Palavras-chave:
Sistema de controle em rede sem fio; Método do tempo de permanência; Comunicação entre máquinas.

Minimization of Power Consumption Per Bit to Dwell-Time Approach for Wireless Networked Control Systems

Abstract: Wireless networked control systems are a class of systems where communication between sensors, actuators and controllers occurs through a shared bandwidth. This type of system has a wide application area, since it can be incorporated in situations where space is limited and when implementation cost reduction is required. In addition, wireless control systems have wide application within machine-to-machine communications, a fundamental part of 5G systems. In this context, it is of fundamental importance to guarantee the stability of the control system, at the same time that the transmission process must occur within the shortest possible delay. Moreover, due to the size and cost restrictions of these systems, it is common for wireless control systems to be powered by batteries. Therefore, the total energy consumed by the system must be taken into account. Therefore, this work focuses on the minimization of the energy consumed per transmitting bit, with the restriction that the stability of the control system must be guaranteed. Using the dwell time approach, which is a sufficient condition to obtain stability, it was possible, through the optimization of outage probability, to minimize energy consumption per bit. We conclude that the distance between the transmitter and the receiver directly interferes with the system's power consumption per bit, since the transmission power depends on the distance between the transmitter and the receiver. Finally, it was possible to obtain a closed-form expression that relates the maximum outage probability that the system can operate with the stability of the control system.
Keywords: Wireless networked control systems; dwell time method; machine-to-machine communications.

 

Lista de publicações:

SCACIOTA, R.; BRANTE, G.; MORITZ, G.; SOUZA, R. Minimization of power
consumption per bit to dwell-time approach for wireless networked control systems. [Em
processo de aceite], 2018.