Modelo Matemático

Do Bosun ao DP

O DP Operator’s Handbook, do NI, faz uma comparação interessante. Vou descrevê-la com minhas palavras:

Pense num bosun safo de timão. Ao assumir a navegação manual para adentrar um canal, por exemplo, ele, empiricamente, compreende e assimila a resultante das forças atuantes e, rapidamente, compreende como deve agir ao manusear o timão para – as vezes de um em um grau – manter o controle de aproamento e compensar caimento da embarcação para, enfim, rumar com precisão.

Do empírico ao matemático

Isto muito porque ele conhece as características de navegabilidade da unidade e como elas afetam esse controle, então sabe como agir as levando em consideração.

O modelo matemático faz exatamente isto, porém, ao invés de ser de forma empírica, faz de forma matemática.

Sensores e o Filtro de Kalman

Para isso o sistema lê forças através de sensores e estima forças através do uso do algoritmo Filtro de Kalman.

Que, com base em um histórico de dados processados, por integração, soluciona equações matemáticas (filtra dados) e gera um modelo, um padrão de solução cada vez mais confiável ao longo do tempo, por derivação.

GIF animado mostrando dados brutos sendo filtrados pelo Kalman até se tornarem previsões limpas.

Infográfico simplificado sobre a integração e derivação no modelo matemático.

Prevendo o futuro (das forças atuantes)

Possibilitando a estima de forças não lidas através de sensores e também predição das tendências de comportamentos futuros destas forças, viabilizando que o sistema reaja à elas em tempo real, oferecendo controle e manobrabilidade muito melhores, quando comparadas com embarcações convencionais.

Simulação em 3D de um navio corrigindo a posição automaticamente antes que o vento/corrente o desvie.

O cérebro do timoneiro… infinito!

Poderia dizer assim, que o modelo matemático tenta reproduzir matematicamente o padrão cerebral do nosso timoneiro.

Só que infinitamente não precisa nem dizer a mão na roda que isso é, né!?

Montagem divertida mostrando um cérebro humano ao lado de um “cérebro” digital/PLC.

Onde a mágica acontece: as controladoras

Isso tudo acontece dentro de um Controlador Lógico Programável (PLC) que nada mais é do que um computador especializado em executar apenas um tipo de tarefa, presente em sistemas de automação em geral para as mais variadas finalidades.

São as famosas controladoras. Não a toa, são chamadas o “cérebro do DP“.

É o cérebro do timoneiro dentro de um computador!

Qualquer hora falo mais sobre o que acontece dentro das controladoras…

Animação mostrando dados entrando no PLC, cálculos acontecendo e comandos saindo para os thrusters.

Bom serviço!