Design of CAN-based distributed control systems with optimized configuration

A current trend in distributed control systems is the application of communication networktechnologies such as CAN - Controller Area Network. A recent utilization approach ofthese technologies is the networked control systems (NCS). The fundamental challenges inthe development of NCS are the analysis of the network delay effects and the prediction of the timing behavior of the distributed control system. The common parameters that impact the performance of NCS include response time, network utilization and network delays induced by the communication of messages between the devices. In addition, the performance of a NCS is highly dependent on these messages sampling times. A significant emphasis has been put on development and application of methodologies to handle the network delay effect in these systems and improve their performances. This paper presents a detailed timing analysis and a mathematical model to calculate these network delays in CAN-based networks. With the results of this model, the application of a methodology is proposed to minimize the effects of these delays and to achieve the optimization (networkoperation and utilization) of a CAN-based network. A case study of a CAN-based distributed control system in a mobile robot is described to demonstrate the application of the optimization methodology and the utilization of the CAN mathematical model systemized

Networked Control System for the Guidance of a Four-Wheel Steering Agricultural Robotic Platform

A current trend in the agricultural area is the development of mobile robots and autonomous vehicles for precision agriculture (PA). One of the major challenges in the design of these robots is the development of the electronic architecture for the control of the devices. In a joint project among research institutions and a private company in Brazil a multifunctional robotic platform for information acquisition in PA is being designed. This platform has as main characteristics four-wheel propulsion and independent steering, adjustable width, span of 1,80 m in height, diesel engine, hydraulic system, and a CAN-based networked control system (NCS). This paper presents a NCS solution for the platform guidance by the four-wheel hydraulic steering distributed control. The control strategy, centered on the robot manipulators control theory, is based on the difference between the desired and actual position and considering the angular speed of the wheels. The results demonstrate that the NCS was simple and efficient, providing suitable steering performance for the platform guidance. Even though the simplicity of the NCS solution developed, it also overcame some verified control challenges in the robot guidance system design such as the hydraulic system delay, nonlinearities in the steering actuators, and inertia in the steering system due the friction of different terrains

Projeto e desenvolvimento da arquitetura de um robô agrícola móvel

Parameters such as tolerance, scale and agility utilized in data sampling for using in Precision Agriculture required an expressive number of researches and development of techniques and instruments for automation. It is highlighted the employment of methodologies in remote sensing used in coupled to a Geographic Information System (GIS), adapted or developed for agricultural use. Aiming this, the application of Agricultural Mobile Robots is a strong tendency, mainly in the European Union, the USA and Japan. In Brazil, researches are necessary for the development of robotics platforms, serving as a basis for semi-autonomous and autonomous navigation systems. The aim of this work is to describe the project of an experimental platform for data acquisition in field for the study of the spatial variability and development of agricultural robotics technologies to operate in agricultural environments. The proposal is based on a systematization of scientific work to choose the design parameters utilized for the construction of the model. The kinematic study of the mechanical structure was made by the virtual prototyping process, based on modeling and simulating of the tension applied in frame, using the.Parâmetros, como tolerância, escala e agilidade empregados na amostragem de dados para uso em Agricultura de Precisão, exigem um expressivo número de pesquisas no desenvolvimento de instrumentos e técnicas para automação. Destacam-se a utilização de metodologias em sensoriamento remoto utilizadas em conjunto com o Sistema de Informação Geográfica (SIG), adaptados ou desenvolvidos para o uso agrícola. Visando a isso, a aplicação de Robôs Agrícolas Móveis é uma forte tendência, principalmente na União Europeia, EUA e Japão. No Brasil, pesquisas são necessárias para o desenvolvimento de plataformas robóticas, que sirvam de base para sistemas de navegação autônomos ou semiautônomos. O objetivo deste trabalho é descrever o projeto de uma plataforma experimental para a aquisição de dados em campo para o estudo da variabilidade espacial e desenvolvimento de tecnologias para operação de robôs em ambiente agrícola. A proposta baseia-se em uma sistematização de trabalhos científicos que norteiam a escolha dos parâmetros de projeto utilizados para a construção do modelo. O estudo cinemático da estrutura mecânica foi feito pelo processo de prototipagem virtual, baseado na modelagem e simulação das tensões aplicadas no chassi, utilizando o método dos elementos finitos, em função dos conceitos básicos de cinemática de robôs móveis e experiências em trabalhos anteriores.(FAPESP) São Paulo Research Foundation(CNPq) National Council of Scientific and Technological Developmen

Mapeamento de produtividade, retorno econômico, condutividade elétrica do solo e zonas de manejo de milho irrigado para silagem

The objective of this work was to evaluate the spatial and temporal variability of the dry matter yield of irrigated corn for silage, as well as its economic return. The study was conducted in an irrigated silage corn field of 18.9 ha in the municipality of São Carlos, in the state of São Paulo, Brazil. The spatial variability of the yield of three crop seasons, normalized yield indexes, production cost, profit, and soil electrical conductivity (EC) were modeled using semivariograms. Yield maps were obtained by kriging, and management zones were mapped based on average yield, normalized index, and EC. The results showed a structured spatial variability of corn yield, production cost, profit, and soil EC within the irrigated area. The adopted precision agriculture tools were useful to indicate zones of higher yield and economic return. The sequences of yield maps and the analysis of spatial and temporal variability allow the definition of management zones, and soil EC is positively related to corn yield.O objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade espacial e temporal do rendimento de milho irrigado para silagem, bem como seu retorno econômico. O estudo foi conduzido em área de 18.9 ha de produção de silagem de milho irrigado, no Município de São Carlos, no Estado de São Paulo. Foram modelados, por meio de semivariogramas, variabilidade espacial da produtividade em três safras, produtividade normalizada, custo de produção, lucro e condutividade elétrica (CE) do solo. Os mapas de produtividade foram obtidos por krigagem, e as zonas de manejo foram mapeadas com base na produtividade média, no índice de normalização e na CE. Os resultados mostraram estrutura da variabilidade espacial do rendimento de milho, do custo de produção, do lucro e da CE do solo dentro da área irrigada. As ferramentas da agricultura de precisão adotadas foram úteis para indicar zonas de maior rendimento e retorno econômico. As sequências de mapas de rendimento e a análise de sua variabilidade espacial e temporal permitem a definição de zonas de manejo, e a CE do solo relaciona-se positivamente à produção de milho

Assessment method of the business process model of EKD

Apresenta o método de avaliação do modelo de processos de negócio do Enterprise Knowledge Development (MPN-EKD) e um exemplo de aplicação. Para criar o método de avaliação, foi desenvolvida a formalização do modelo de processos de negócio do EKD (MPN-EKD) e o mapeamento de sse modelo em redes de Petri. Por meio desse método, é possível verificar se o modelo tem erros de construção e travamentos. O EKD é uma metodologia que fornece uma forma sistemática e controlada de analisar, entender, desenvolver e documentar uma organização. A metodologia EKD não possui uma sintaxe e uma semântica bem definidas, dificultando análises mais complexas dos modelos e a verificação da consitência do modelo. Essa dificuldade motivou um estudo baseado em redes de Petri. O formalismo de redes de Petri a torna uma importante técnica de modelagem para a representação de processos. Além disso, redes de Petri permitem rastrear cada etapa da operação sem ambigüidade e possuem métodos eficientes de análise que garantem que o modelo está livre de erros.The EKD - Enterprise Knowledge Development - is a methodology that offers a systematic and guided process to analyze, understand, develop, and document an Enterprise. Unfortunately, its grammatical structure and context formation are not clear nor easy to understand and interpret making the analyses of more complex models difficult. As a result, the Enterprise Process model of EKD can be ambiguous and hard to analyze, especially regarding more complex systems, and so it can also be difficult to verify the consistency and entireness the model. In this work, these problems will be studied based on the Petri Nets approach. Due to the Petri Nets formalism, this is an important modeling technique to process representation. Furthermore, Petri Nets allows the tracking of every step of the operation with no ambiguity, and it offers efficient methodology for the analyses, which can guarantee the accuracy of the model. Therefore, the objective of this study is to develop an evaluation methodology of the business process model of EKD (MPN-EKD). Such methodology will allow the verification of possible building and locking model errors. This methodology can be applied to information systems or workflow. It can also be used to study strategies of work and workflow simulations.Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES

Application of modeling and Petri net concepts in the productive process of the sugarcane industry

A modelagem, como meio de análise de processos do agronegócio, bem como de cadeias produtivas, atende à demanda por métodos apropriados. O presente trabalho objetivou avaliar a aderência dos conceitos de modelagem e de rede de Petri aplicados ao complexo agroindustrial da cana-de-açúcar. Utilizou-se uma empresa real para a aquisição das informações. Os modelos das cadeias de atividades foram validados com o uso da rede de Petri, por meio de um método de análise em que são simulados todos os caminhos possíveis e os estados que o sistema modelado pode atingir. O estudo resultou em 14 conjuntos de etapas de produção, englobando todas as operações unitárias das cadeias produtivas do açúcar e do álcool, desde o plantio da cana até o armazenamento do açúcar e do álcool.The modeling, as a tool of analysis of agribusiness processes as well as of productive chains, supplies the demand for appropriated methodological tools. The present work aimed to evaluate the adherence of modeling and Petri net concepts applied to the sugarcane agroindustrial complex. A real company was used for the acquisition of the information. Models of the chains of activities were validated with the Petri net tool, through an analysis method where all possible paths and all states that the modeled system can reach are simulated. The study resulted in 14 groups of production stages, including all unitary operations of the sugar and alcohol productive chains, from the planting of the cane to the storage of the sugar and alcohol