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http://hdl.handle.net/1843/51173
Type: | Tese |
Title: | Fault-tolerant supervisory control of autonomous vehicles using the concept of opacity |
Authors: | Jaime Arturo Dulce Galindo |
First Advisor: | Patrícia Nascimento Pena |
First Co-advisor: | Guilherme Vianna Raffo |
metadata.dc.contributor.advisor-co2: | Lucas Vinicius Ribeiro Alves |
First Referee: | André Bi encourt Leal |
Second Referee: | Antonio Eduardo Carrilho da Cunha |
Third Referee: | Luciano Cunha de Araújo Pimenta |
metadata.dc.contributor.referee4: | Ricardo Hiroshi Caldeira Takahashi |
Abstract: | The problem of controlling a multi-agent autonomous navigation system with failures is investigated in this thesis using a fault-tolerant supervisory control. Multi-agent autonomous navigation systems are systems that execute without human intervention and are used for exploration tasks in hostile environments, border patrol, urban search and rescue, among others. The coordination to perform single-robot tasks in multi-agent systems is achieved by implementing a communication process between agents. In this doctoral thesis, the theory of discrete events systems is used to model the autonomous navigation of robots using a hybrid planner (with deliberative, reactive and recovery planners), and also to model the coordination of the distribution of navigation tasks using a scheduler. Three planning approaches were developed using the supervisory control theory (hybrid, centralized, and distributed) to address the problem of navigating multiple robots. Besides, supervisory control approaches were tested on ROS and Robotarium experimental platforms. With the secure vulnerabilities observed in the communication of multiple robots, this doctoral thesis proposes the study of the opacity property of automata to generate a fault-tolerant control. Enforcing state-based opacity using synchronizing automata is a contribution of this doctoral thesis, which is used in a methodology to generate fault-tolerant control for the communication of multiple robots. Finally, the symmetric automata definition is an additional contribution of this doctoral thesis used to enforce the current-state opacity in synchronizing automata based on the Cerny model. |
Abstract: | O problema de controlar um sistema de navegação autônomo multi-agente com falhas usando um controle supervisório tolerante a falhas é investigado nesta tese. Os sistemas de navegação autônoma multi-agente são sistemas que funcionam sem intervenção humana e são usados em tarefas de exploração em ambientes hostis, patrulha de fronteira, busca e resgate urbano, entre outros. A coordenação para realizar tarefas de um único robô em sistemas multi-agente é alcançada por meio da implementação de um processo de comunicação entre agentes. Nessa tese de doutorado, a teoria de sistemas a eventos discretos é usada para modelar a navegação autônoma de robôs usando um planejador híbrido (com planejadores deliberativos, reativos e de recuperação), e também para modelar a coordenação da distribuição de tarefas de navegação usando um agendador. Utilizando a teoria de controle supervisório foram desenvolvidas três abordagens de planejamento (híbrido, centralizado e distribuído) para tratar o problema de navegação de múltiplos robôs. Além disso, as abordagens de controle supervisório foram testadas em ROS e na plataforma experimental Robotarium. Com as vulnerabilidades de segurança observadas na comunicação de múltiplos robôs, essa tese de doutorado propõe o estudo da propriedade de opacidade dos autômatos para gerar um controle tolerante a falhas. Garantir a opacidade baseada nos estados usando autômatos sincronizáveis é a proposta desta tese de doutorado, a qual é usada em uma metodologia para gerar um controle tolerante a falhas para a comunicação de múltiplos robôs. Finalmente, a definição de autômatos simétricos é uma proposta adicional usada para impor a opacidade no estado atual nos autômatos sincronizáveis baseados no modelo de Cerny. |
Subject: | Engenharia elétrica Teoria do controle Veículos autônomos |
language: | eng |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Publisher Initials: | UFMG |
metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
Rights: | Acesso Restrito |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/51173 |
Issue Date: | 21-Sep-2022 |
metadata.dc.description.embargo: | 21-Sep-2023 |
Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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