Fault-tolerant supervisory control of autonomous vehicles using the concept of opacity

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.