Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28627
Registro completo de metadados
Campo DCValorIdioma
dc.creatorSilva, Rafaela Scaciota Simoes da-
dc.date.accessioned2022-05-23T16:50:18Z-
dc.date.available2022-05-23T16:50:18Z-
dc.date.issued2022-04-22-
dc.identifier.citationSILVA, Rafaela Scaciota Simoes da. Minimização do consumo de energia em sistemas de controle em rede sem fio. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28627-
dc.description.abstractOne of the main 6G uses cases is known as URLLC, which has as necessary requirements the latency, reliability and availability that guarantees the resilience of the system against possible scenarios of unavailability. Also, because of cost and size restrictions at the time of implementation of these systems, it is common for wireless control systems to be powered by batteries. Then, the energy consumed by the system needs to be taken into consideration. Therefore, three scenarios were analyzed to solve the necessary requirements in wireless control systems. The first two scenarios this work focuses on minimizing the energy consumed per successfully transmitted bit, with the constraint that the stability of the control system must be guaranteed. The first scenario used a condition that is sufficient to obtain the stability of the system known as the residence time method. Where it was possible through the optimization of the outage probability, to minimize the power consumption per bit from a closed expression that relates the maximum outage probability that the system can operate with the stability of the control system. With the analysis made from the scenario of the dwell time method, it was concluded that the joint design of communications and control has lower energy consumption than the traditional method in the literature, of minimizing energy given a fixed target outage. The second scenario presented a wireless networked control system (WNCS) with time correlation. The minimization of the energy consumed per bit was given from the optimization of the probability of outage of distributed channels according to a Nakagami-𝑚 distribution correlated in time. Therefore, a closed form expression was obtained for the transmission power that minimizes the amount of energy consumed per bit in this WNCS scenario. The results show that the optimal parameters of outage probability and transmission power depend on the temporal correlation factor present in the communication channel in a wireless network control system. Finally, in the third scenario, we minimize the amount of energy used by a power source with multiple antennas that feed a system with predictive control. In this scenario, it was possible to determine the model of the wireless channel of energy and information transfer and the incident energy statistics for cases of instantaneous or average channel state information. For the respective scenarios, we modeled the probability of outage, taking into account that both links affect the system’s reliability. The results show that the minimum energy will depend on the amount of before in the energy source and the number of predictive control commands. And we concluded that the use of a channel with instant information has less energy is used by the source than a channel with average information.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectSistemas de comunicação sem fiopt_BR
dc.subjectEnergia elétrica - Consumopt_BR
dc.subjectControle preditivopt_BR
dc.subjectConfiabilidade (Engenharia) - Métodos estatísticospt_BR
dc.subjectInternet das coisaspt_BR
dc.subjectIndústria 4.0pt_BR
dc.subjectManutenção - Cutospt_BR
dc.subjectWireless communication systemspt_BR
dc.subjectElectric power consumptionpt_BR
dc.subjectPredictive controlpt_BR
dc.subjectReliability (Engineering) - Statistical methodspt_BR
dc.subjectInternet of thingspt_BR
dc.subjectIndustry 4.0pt_BR
dc.subjectMaintenance - Costspt_BR
dc.titleMinimização do consumo de energia em sistemas de controle em rede sem fiopt_BR
dc.title.alternativeMinimization of energy consumption in wireless network control systemspt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoUm dos principais casos para o uso da tecnologia de sexta geração (6G) é conhecida como URLLC (do inglês, Ultra-Reliable Low-Latency Communications), que tem como requisitos a baixa latência, a confiabilidade e a disponibilidade altas que garantem a resiliência do sistema contra possíveis cenários de indisponibilidade. Ainda, por causa de restrições de custo e tamanho, no momento da implementação desses sistemas, é comum que os sistemas de controle sem fio sejam alimentados por baterias. Logo, a energia consumida pelo sistema precisa ser levada em consideração. Sendo assim, três cenários foram analisados para solucionar os requisitos de sistemas de controle sem fio. Nos dois primeiros cenários este trabalho foca na minimização da energia consumida por bit transmitido com sucesso, com a restrição de que a estabilidade do sistema de controle deve ser garantida. O primeiro cenário utilizou uma condição que é suficiente para obter a estabilidade do sistema conhecida como método do tempo de permanência. Assim, foi possível, por meio da otimização da probabilidade de outage, minimizar o consumo de energia por bit a partir de uma uma expressão fechada que relaciona a probabilidade de outage máxima do sistema com a estabilidade do sistema de controle. Foi concluído que o projeto conjunto de comunicações e controle tem menor consumo de energia que o método tradicional da literatura, de minimizar energia dada uma outage alvo fixa. O segundo cenário apresentou a minimização da energia consumida por bit a partir da otimização da probabilidade de outage modelada de acordo com a distribuição Nakagami-𝑚 correlacionada no tempo. Os resultados mostram que os parâmetros ideais de probabilidade de outage e potência de transmissão dependem do fator de correlação temporal presente no canal de comunicação. Por fim, no terceiro cenário temos como foco minimizar a quantidade de energia utilizada por uma fonte de energia de múltiplas antenas que alimenta um sistema com controle preditivo. Neste cenário foi possível determinar a estatística de energia incidente para os casos de termos a informação instantânea ou média de estado do canal. Para os respectivos cenários modelou-se a probabilidade de outage levando em consideração que a confiabilidade do sistema é afetada por ambos os enlaces, de transferência de energia e de informação. Os resultados apresentam que a energia mínima dependerá da quantidade de antenas na fonte de energia e da quantidade de comandos de controle preditivo. Foi concluído que a utilização da informação média do estado do canal é capaz de se aproximar do cenário com informação instantânea do estado do canal, especialmente quando o número de antenas aumenta.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0002-2923-2644pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8543890211401613pt_BR
dc.contributor.advisor1Brante, Glauber Gomes de Oliveira-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6006-4274pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8347190422243353pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Moritz, Guilherme Luiz-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3628-2321pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0736175449254807pt_BR
dc.contributor.referee1Mariano, Andre Augusto-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-6522-6049pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2247619809331876pt_BR
dc.contributor.referee2Brante, Glauber Gomes de Oliveira-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-6006-4274pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8347190422243353pt_BR
dc.contributor.referee3Rebelatto, Joao Luiz-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-1682-2215pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/8633387185514637pt_BR
dc.contributor.referee4Lopez, Onel Luis Alcaraz-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/ 0000-0003-1838-5183pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/6415192245629129pt_BR
dc.contributor.referee5Souza, Richard Demo-
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0002-7389-6245pt_BR
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/6825512654223870pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::SISTEMAS DE TELECOMUNICACOESpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
energiacontrolesemfio.pdf1,32 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons