Fernando Manuel Ferreira Lobo Pereira

Principais projectos de I&D nos últimos 5 anos

COSH

“COSH - Controlo e Optimização de Sistemas Híbridos”. Refª. PRAXIS/3/3.1/ CEG/2502/95. Setembro de 1998 - Agosto 2001.
Desenvolvimento de resultados e algoritmos para sistemas dinâmicos de controlo não lineares, tendo em vista o apoio ao projecto de sistemas de controlo para sistemas híbridos. Como exemplos, poder-se-ão citar Sistemas de Robótica Móvel Autónoma e de Manufactura, que envolvem estruturas hierárquicas constituídas por uma colecção de modelos dinâmicos evoluindo continuamente no tempo e interagindo com mecanismos de controlo de execução, baseados em decisões lógicas dependendo de acontecimentos discretos (sistemas híbridos).

Análise e Projecto de Sistemas Híbridos: Aplicações na Coordenação e Controlo de Múltiplos Veículo

“Análise e Projecto de Sistemas Híbridos: Aplicações na Coordenação e Controlo de Múltiplos Veículos”. 1998-2001.
Projecto de investigação colaborativa entre a FEUP e Universidade da California em Berkeley (UCB) com apoio da NSF (EUA) e da FLAD.
Objectivo: análise e a exploração de resultados da Teoria dos Sistemas e do Controlo Híbrido no controlo coordenado de múltiplos veículos. As principais tarefas realizadas no âmbito deste projecto foram: 1) Análise e modelização da operação coordenada de múltiplos veículos autónomos; 2) Síntese e verificação da arquitectura de controlo.

Controlo e Optimização Impulsionais

“Controlo e Optimização Impulsionais”. 1998 - presente.
Conjunto de acções apoiadas pela FCT através de projectos parcelares anuais em que apenas mobilidade é financiada ao abrigo de  acordos de colaboração bilateral com as agências brasileiras FAPESP, CNPq e CAPES.
A actividade tem sido desenvolvida com o Prof. Geraldo Silva do DCCE do IBILCE, Universidade Estadual de S. Paulo em S. José do Rio Preto e tem endereçado condições necessárias e suficientes de optimalidade, estabilidade e condições de invariância para problemas de controlo impulsional quer no paradigma de equações, quer de inclusões diferenciais em que o controlo pertence a um espaço de medidas.

Controlo e Optimização Impulsionais

“Controlo e Optimização Impulsionais”. 1998 - presente.
Conjunto de acções apoiadas pela INVOTAN e pela FCT e através de projectos parcelares anuais em que apenas mobilidade tem sido financiada ao abrigo de programas específicos ou de acordos de colaboração bilateral. Do lado da Rússia, têm, essencialmente, estado envolvidos os Prof. Aram Arutyunov da Moscow State University e da Peoples Friendship Russian University, Prof. Vladimir Dykhta da Baikal State University, Prof. Vladimir Baturin do System Dynamics and Control Theory Institute da Academia das Ciências da Rússia, ramo da Sibéria, Prof. Vladimir Gurman do Program Systems Institute, Pereslavl-Zalesski e a Prof. Tatiana Filippova do Institute of Mathematics and Mechanics da Academia das Ciências da Rússia, ramo dos Urais.
A actividade tem endereçado: a) condições necessárias de segunda ordem para sistemas de controlo impulsional, tendo a ênfase sido colocada na questão da não degenerescência destas mesmo para processos de controlo que possam não ser normais e no efeito de curvatura das restrições de estado na forma de incusão; b) Algoritmos para o cálculo da estratégia de controlo óptima para sistemas impulsionais; c) Métodos de aproximação do conjunto de estados atingíveis; d) Definição do conceito de solução para problemas de controlo óptimo impulsional na presença de diversos tipos de restrições; e Singularidade e degenerescência em controlo impulsional.

IES

“IES – Sistema de Inspecção de Infra-estruturas Submarinas”. Refª. PO92/P31B-01/98. 1999-2003.
Este projecto EUREKA foi financiado pela Medida 3.1B do Programa Praxis XXI - investigação em consórcio, teve início em Dezembro de 1999 e a duração de 3 anos. (O último ano deste projecto teve que ser financiado pelo POCTI, Medida 2.3 e tomou a designação IES II.) O consórcio é constituído pela APDL - Administração dos Portos de Douro e Leixões, a FEUP e o ISR-Porto.
O objectivo deste projecto consiste na concepção e a implementação de um protótipo de um sistema de inspecção de infra-estruturas submarinas. O protótipo é constituído por um veículo submarino operado remotamente (ROV), uma consola de operação, um sistema de posicionamento, um sistema de movimentação do veículo e uma bateria de sensores específicos para cada tipo de aplicação. A inovação essencial deste projecto consiste em dotar a plataforma a ser operada remotamente de um conjunto de sensores de navegação, de capacidade computacional de bordo, bem como de um sistema de controlo avançado – envolvendo know-how de robótica móvel subaquática e de sistemas autónomos - que permita dispensar um operador especializado na pilotagem de ROVs. Assim consegue-se um abaixamento muito significativo dos custos de operação e um aumento de flexibilidade uma vez que o ROV poderá facilmente ser pilotado pelo próprio especialista. Foram já efectuados múltiplos testes de carácter eminentemente operacional nas instalações da APDL, tendo os resultados obtidos sido declarados como um sucesso pela APDL.

CorDyal

"CorDyAL - On the Control and Coordination of Dynamic Systems Under Analytical and Logical Constraints”. Refª. POSI/34654/SRI/2000. 2000-2004.
Este projecto que, além da FEUP (de cuja equipa é responsável), envolve também o ISR-Porto, o CINTAL da Universidade do Algarve e a Universidade de Trás-os-Montes e Alto-Douro e visa a especificação de um quadro formal para o projecto e o controlo coordenado de sistemas híbridos, podendo ser visto como uma continuação do Projecto COSH acima referido.
Este projecto envolve uma componente de levantamento de requisitos para dois cenários distintos: operação de múltiplos veículos submarinos autónomos e controlo coordenado de processos de negócio. Além da concepção de arquitecturas de controlo para estes dois cenários, são abordados mecanismos de síntese para estratégias de controlo em duas vertentes complementares: controlo impulsional e controlo de comutação. Estes mecanismos de síntese incluem resultados de estabilidade, de optimalidade e de verificação. O carácter geométrico do controlo não-suave é o mais adequado para incorporar num só quadro os aspectos lógicos e os quantitativos.

VIDOP

“VIDOP – Vendor Integrated Decentralized Optimization of Production Facilities”. Refª. G1RD-CT-2000-00301. 2001 - 2004.
É um projecto de I&D financiado pela Comunidade Europeia coordenado pela KUKA Schweissanlagen GmbH e envolve: DaimlerChrysler AG e University of Karlsruhe, Alemanha, INGEMAT, S. A., Espanha, FEUP, Portugal, Tecnomatix, Israel, Turnkiek e Eindhoven University of Technology, Holanda, ROBOTIKER, Espanha e Methodos S.p.A., Italia.
O objectivo deste projecto definir uma infra-estructura for “Vendor Decentralised Modelling” (IVM) para todas as fases do ciclo produtivo de novas instalações produtivas. O resultado do projecto será, em primeiro lugar, uma IVM que incluirá uma plataforma de comunicação que permitirá o trabalho cooperativo entre produtores e fornecedores de forma a possibilitar a transmissão, de forma segura e rápida, de modelos (geométricos, de processo, e de fluxos), programação de máquinas, documentação, notificações, etc. Em segundo lugar, um modelo de sistema de gestão que faça a gestão da integração de sub-modelos de forma a permitir a modelização completa de uma unidade industrial.

COOP

“COOP - Controlo Coordenado de Múltiplas Plataformas Flutuantes”. Setembro de 2001 - Dezembro de 2002.
Foi financiado pelas FCT e FUP ao abrigo de um protocolo entre o CRUP e o Ministério da Defesa Português.
O objectivo consiste na concepção, desenvolvimento, teste, implementação e demonstração, em simulação, de uma arquitectura para a operação coordenada de múltiplas plataformas auto-propulsionadas. Este projecto visa também avaliar o potencial de reconversão potencial de navios da marinha portuguesa. Neste cenário pretende-se avaliar a viabilidade da operação coordenada de múltiplos navios em aplicações de interesse nacional.

CAFOA

“CAFOA - Caracterização de Fundos Oceanográficos baseado em veículos submarinos autónomos (VSA’s) por meios Acústicos”. Setembro de 2001 - Dezembro de 2002.
Foi financiado pelas FCT e FUP ao abrigo de um protocolo entre o CRUP e o Ministério da Defesa Português.
O objectivo consiste na realização de uma missão de demonstração de mapeamento do fundo marinho a ser levada a cabo por um veículo submarino autónomo utilizando um sonar de varrimento lateral de elevada precisão. Esta missão pretende demonstrar as capacidades únicas de um veículo submarino autónomo, da classe REMUS, para o mapeamento de alta resolução, e a baixo custo, do fundo marinho. A missão será levada a cabo por um veículo submarino da classe REMUS equipado com um “side-scan sonar” de elevada performance.

PISCIS

“PISCIS - Protótipo de um Sistema Integrado para a Amostragem Intensiva do Oceano Costeiro”. Janeiro 2003 - Março 2006.
Financiado pelo POSI, Medida 1.3 – investigação em consórcio-, e que inclui, para além da FEUP, a APDL, o ISR-Porto, e o CIMAR/ICBAS.
O projecto PISCIS endereça a concepção e a implementação de um sistema modular avançado e de baixo custo para recolha de dados oceanográficos que inclui dois veículos submarinos autónomos, sistema de posicionamento acústico, doca de acostagem e módulos de sensores. O sistema PISCIS é configurável para aplicações de oceanografia em tempo real, batimetria, arqueologia submarina e monitorização de efluentes. A movimentação coordenada dos veículos apoiada pela doca de acostagem permite uma rápida amostragem do oceano, requisito central para a observação sinóptica de fenómenos oceanográficos. Os requisitos subjacentes a importantes classes de problemas concretos têm sido o objecto de cooperação de I&D com instituições de renome, tais como: NUWC – Naval Undersea Warfare, University of Texas (UT), Texas, University of Califórnia at Berkeley (UCB), USA and, in Europe, Cambridge University and  VERIMAG – Institut d’Informatique et Mathematiques Appliquées de Grenoble.

Navegação de veículos submarinos autónomos baseada em informação sensorial

“Navegação de veículos submarinos autónomos baseada em informação sensorial”. 2004.
Este projecto de colaboração com a Prof. João Rendas do Laboratório I3S, CNRS-UNSA, Sophia Antipolis, França, foi aprovado no âmbito do ProgramaPessoa para a cooperação bilateral entre Portugal e França.
Esta acção de mobilidade serviu para apoiar o progresso do programa de doutoramento do investigdor Nuno Cruz e endereçou a investigação da formulação adequada do problema de observação sub-aquática baseada em veículos submarinos autónomos (VSAs).  Mais especificamente, tratou-se do problema de estimar de forma eficiente as isoclinas através de amostras de CTD recolhidas por VSA, tentando tirar partido do facto da trajectória deste poder ser determinada de forma (sub-)óptima em função dos dados que vão sendo recolhidos.

KOS

“KOS – Kit de Operações Sub-aquáticas”.  Março 2004 - Março 2007.
Financiado pelo POSI, Medida 1.3– investigação em consórcio e tem como parceiros, para além da FEUP, a APDL, o ISEP, o VERIMAG e a UCB. 
Este projecto tem como objectivo o desenvolvimento de uma plataforma versátil de teleoperada apoio a operações diversificadas no meio subaquático, tais como inspecções de infra-estruturas, actividades arqueológicas, monitorização ambiental, etc. Para tal, além de um design mecânico permitindo “payloads” mais elevadas que as variantes comercialmente disponíveis, será dotado de uma capacidade de actuação de elevada potência (para vencer correntes e marés intensas) e de um braço robótico para permitir quer a fixação a determinadas estruras subaquáticas quer para levar ferramentas in situ.

Controlo Óptimo com Restrições e Aplicações

“Controlo Óptimo com Restrições e Aplicações”. Maio 2005 - Maio 2008.
Financiado pela FCT no quadro do POSI e tem como parceiros a FEUP, o ISR Porto e a Universidade do Minho, inclui uma componente sobre controlo impulsional e suas aplicações a sistemas híbridos.
Além de problemas de controlo impulsional, este projecto endereça condições necessárias de optimalidade não degeneradas, regularidade das soluções, estratégias de controlo em malha fechada do tipo “Model Predictive Control”, sendo estas actividades motivadas pela crescente procura gerada pela cada vez maior sofisticação de requisitos associada à cada vez maior disponibildade computacional e de meios de comunicação.

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