Design e validação formal de sistemas de controle de voo fly-by-wire

Abstract

O gerenciamento e o projeto de sistemas de engenharia complexos é um desafio interessante. A engenharia de sistemas é um campo interdisciplinar da engenharia focado na melhoria da qualidade de projetos de sistemas. Ela encoraja o uso de métodos e ferramentas como simulação, otimização, análise de confiabilidade e análise estatística para aumentar o conhecimento do sistema, frequentemente representado como um conjunto de modelos. Uma enorme variedade de sistemas dinâmicos precisa ser controlada e pode ser modelada usando os princípios da Teoria de Controle, a base da disciplina de engenharia de controle. Em particular, a engenharia de controle objetiva criar leis de controle para o sistema, que são modeladas usando diagramas de bloco (também chamados de diagramas de leis de controle) e validadas/verificadas usando simulação. Entretanto, a maior parte das validações de leis de controle realizadas na indústria é feita usando ferramentas de simulação como o Simulink, e simulações não cobrem todos os comportamentos do modelo. Além disso, não é fácil modelar uma arquitetura complexa na qual redundância e monitoramento são comumente usados para se obter segurança. Neste trabalho, nós apresentamos três principais contribuições: (1) um conjunto de regras de tradução de modelos Simulink para a algebra de processos CSP (Communicating Sequential Processes), incluindo uma infraestrutura para suportar vários blocos discretos de Simulink; (2) uma estratégia para validar a integração de uma proposta de arquitetura com as leis de controle; e (3) a validação de um sistema de controle de voo dos profundores de um avião produzido pela Embraer. Os resultados mostram que a estratégia pode ser aplicada a modelos complexos através do uso das técnicas formais de abstração de dados e verificação de modelos. Ademais, a estratégia proposta aprimora o processo de desenvolvimento padrão (modelo V) seguido pela indústria por encontrar potenciais defeitos em fases de especificação do projeto, reduzindo tempo de desenvolvimento e custos