Bakgrund och problem: I dagens samhälle finns det en stor förvirring över vad termen controller innebär. Termen har olika betydelse och innebörd beroende på företag. Olika situationer innebär att controllerns roll och uppgifter måste anpassas till organisationens behov. Den offentliga sektorn har länge präglats av byråkrati och controllern har haft en mer styrande än stödjande roll. Sedan 1980-talet har den offentliga sektorn allt mer efterliknat den privata sektorns sätt att styra och mäta. Nya metoder och arbetssätt gör att controllerrollen ständigt utvecklas. Syfte: Syftet med denna studie är att förklara controllerns roll samt arbetsuppgifter inom privat och offentlig sektor. Vårt bidrag är att öka förståelsen för vad rollen som controller samt dess arbetsuppgifter i privat och offentlig sektor innebär. Vidare ämnar vi att identifiera om det finns några skillnader i controllerns roll samt arbetsuppgifter mellan privat och offentlig sektor och i så fall varför. Metod: Denna studie är av kvalitativ art och har utgått från ett deduktivt angreppssätt. Det empiriska materialet har genererats med hjälp av personliga intervjuer med controllers i privat och offentlig sektor i Växjö. Insamling av ytterligare data har skett genom vetenskapliga artiklar, litteratur och trovärdiga webbsidor. Slutsats: Studien visar att det finns små skillnader i controllerns arbetsuppgifter och roll mellan privat och offentlig sektor men att dessa inte är stora. En orsak till att skillnaderna inte är stora kan bero på att offentliga verksamheter i högre grad implementerar ett mer affärsmässigt tänkande. Det som påverkar en controller är de mål som organisationen har samt vilken titel controllern besitter och vilken nivå denne arbetar på.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e simulação de um Controlador Supervisório Inteligente para sistemas híbridos de energia de pequeno porte. O controlador utiliza técnicas de inteligência artificial, baseadas em redes neurais artificiais e lógica neuro-fuzzy, para realizar previsões de velocidade de vento e demanda de curto prazo, permitindo a tomada de decisões otimizadas de despacho para o sistema híbrido de energia. Os principais objetivos do controlador são: o atendimento à carga, a maximização na utilização da fonte renovável eólica e a redução da participação do gerador diesel, assim como são tomados procedimentos adequados para preservar a vida útil da bateria. Um modelo computacional foi criado para calcular o balanço energético de qualquer sistema híbrido a partir de séries de dados medidos de demanda e velocidade de vento. A avaliação do desempenho do controlador foi realizada comparando-se os resultados obtidos com dois outros algoritmos comumente usados para controle de sistemas híbridos. Também foi feita uma análise econômica simplificada usando a figura de mérito do custo de ciclo de vida (CCV) para destacar as vantagens do novo controlador supervisório inteligente para sistemas híbridos. / This work presents the development and simulation results of an Intelligent Supervisory Controller for hybrid power systems. The controller uses artificial intelligence techniques, based on artificial neural networks and neuro-fuzzy logic, to forecast both wind power and load, and to take optimal dispatch decisions for hybrid power systems. The main controller objectives are: supply the load, priorize wind power and minimize diesel contribution while following appropriate procedures to preserve batteries life. A simulation tool has been created to compute the energy balance of any hybrid system using measured load and wind speed time series. The performance analysis was carried out by comparing the simulation results against two other common hybrid systems\' control algorithms. Also, a simplified life cycle cost analysis (CCV) has been executed in order to point out the economic advantages of the new intelligent supervisory controller for hybrid power systems.

Neste trabalho são exploradas as potencialidades e efeitos de possíveis aplicações do UPFC (Unified Power Flow Controller) em redes elétricas. Este recente equipamento da família FACTS, apesar de mais complexo, apresenta rapidez e versatilidade de respostas que podem justificar sua aplicação em redes elétricas. São apresentados modelos matemáticos deste dispositivo, para regime permanente e transitório, utilizando transformações para coordenadas ortogonais. Com base nas respostas obtidas, durante as simulações das aplicações estudadas, pode-se constatar que a tensão série e seu posicionamento angular, introduzidos pelo UPFC, desempenham um importante papel no controle rápido e eficiente do fluxo de potência. Como contribuição deste trabalho, explorou-se a conexão do conversor shunt ao enrolamento terciário de autotransformadores, demonstrando a viabilidade do controle do fluxo de potência nestes equipamentos de transformação. O esquema proposto, instalado em transformadores em paralelo, eleva a disponibilidade de operação do UPFC, aumentando a flexibilidade operativa do sistema em implementações práticas. Através da formulação apresentada, o transformador de acoplamento shunt, convencionalmente utilizado pelo UPFC, apresenta dimensões reduzidas. Foi também examinada a possibilidade de limitação de correntes de curto-circuito, equilibrados ou não, com a ação dos controles do UPFC, particularmente, aprofundando a análise do seu desempenho mais eficiente diante de curtos monofásicos. Os resultados satisfatórios obtidos permitem considerar a viabilidade de limitação destas correntes como um subproduto interessante da atuação deste dispositivo FACTS. / In this thesis, the UPFC (Unified Power Flow Controller) various capabilities and effects for possible network applications, are studied. Although its structure is relatively more complex, when compared to the other FACTS controllers, its fast response and versatility can justify its application within the network. By utilising the orthogonal co-ordinates transform both the steady-state and transient mathematical models of the UPFC, are presented herein. Based on the results obtained and regarding the applications studied, it can be stated that the UPFC series voltage along with its phase angle play an important role for the fast and efficient control of the power flow. As a contribution of the present work, it has been proposed the connection of the shunt converter to the tertiary winding of autotransformers, demonstrating in this way the feasibility for controlling the power flow over such transforming assets. The proposed scheme, which regards two paralleled transformers, offers the UPFC a high operation availability increasing the system operative flexibility in actual implementations. By means of the proposed approach, the shunt coupling transformer, usually utilised in a classical UPFC configuration, presents a reduced size. Also, by utilising the UPFC control actions, it has been examined the possibility of short-circuit limitation over balanced and unbalanced circuits. Particularly, it has been analysed the UPFC most efficient performance towards line-to-ground faults. The satisfactory results obtained lead to consider the UPFC feasibility in limiting such currents; this, as an interesting by-product of this FACTS device action.

Apresenta-se a especificação, projeto e implementação de um controlador de célula flexível aplicado na manufatura, visando ser elemento de um sistema aberto de automação. Este trabalho apresenta uma metodologia de desenvolvimento, cujas fases possuem ferramentas de projeto como a especificação padrão, a análise estruturada e a simulação, que serviram para definir a arquitetura do controlador e a validação do mesmo. A implementação do controlador de célula foi baseada numa arquitetura aberta, e foram utilizados recursos computacionais cujas especificações e interfaces são definidas por padrões reconhecidos internacionalmente. Finalmente, o controlador de célula atingirá um alto grau de flexibilidade permitindo a adaptação do controlador a qualquer processo de manufatura de forma simples, e também poderá ser utilizado como equipamento para o ensino e pesquisa das técnicas modernas aplicadas a automação. / It presents the specification, design, and implementation of the flexible cell controller applied to manufacture, which will be element of the automation open systems. This work presents a suitable development a suitable development methodology, whose steps has design tools as standard specification, structure analysis, and the simulation, which was utilized to the architecture definition and validation of the cell controller. The implementation was based on the open architecture and were used computer resources whose specifications and interfaces are defined by international standards. Finally, the cell controller will achieve a great flexibility which permits the simple adaptation to every manufacture process, and will be an equipment for the education and research of the modern techniques applied to the automation.

Controladores PID são amplamente utilizados no controle de processos industriais. Estes controladores precisam necessariamente ser ajustados adequadamente a fim de garantir a correta operação do processo controlado. A fim de suprir esta necessidade surgiram os chamados métodos de ajuste para controladores PID, inicialmente propostos por John Ziegler e Nathaniel B. Nichols em 1942. Desde então muitos outros métodos de ajuste baseados nas idéias de Ziegler e Nichols foram propostos, surgindo assim uma família de métodos afins. Em vista da simplicidade de implementação e do consequente baixo custo computacional envolvido, estes métodos mostraram-se adequados para serem incorporados ao firmware de controladores PID industriais de baixo custo. Estes métodos acabaram por gerar um legado tal que sua utilização persiste intensamente até os dias de hoje. No entanto, frente à crescente oferta de microcontroladores de baixo custo e alto desempenho, o custo computacional de um método de ajuste vem perdendo relevância. Isso abre margem para explorar outros métodos que proporcionem melhor desempenho e robustez, mas, por ventura, demandem mais recursos computacionais. Dessa forma, este trabalho propõe-se a avaliar métodos alternativos que sejam compatíveis com os recursos computacionais atuais. Métodos com maior custo computacional, como o Virtual Reference Feedback Tuning (VRFT), Iterative Feedback Tuning (IFT) e Iterative Correlation-based Tuning (ICbT), são apresentados como candidatos para serem incorporados ao firmware de controladores PID industriais. Tratam-se de métodos diretos de ajuste baseado em dados onde os parâmetros do controlador são determinados de forma que o comportamento do sistema em malha fechada seja tal que minimize um critério de desempenho definido a priori. Através deste critério de desempenho pode-se definir o comportamento desejado para o sistema em malha fechada. Neste trabalho são analisadas as principais características destes métodos, resultados obtidos e custo computacional. Com base nos resultados desta análise é mostrado que os métodos VRFT, IFT e ICbT podem ser utilizados como alternativa para o ajuste (incorporado ao firmware) de controladores PID industriais. / PID controllers are widely used in industrial process control. These controllers must necessarily be properly tuned to ensure the correct operation of the controlled process. In order to meet this need, the so-called tuning methods for PID controllers have emerged, initially proposed by John Ziegler and Nathaniel B. Nichols in 1942. Since then many other controller design methods based on the ideas of Ziegler and Nichols have been proposed, giving rise to a family of related methods. Given the simplicity of implementation and the low computational effort involved, these methods are suitable to be incorporated into the firmware of low cost industrial PID controllers. These methods have generated such a legacy that its use remains intense until the present day. However, with the growing offer of low cost and high performance microcontrollers, the computational effort of a tuning method is becoming less important. This opens up scope for exploring other methods that provide better performance and robustness, possibly at the cost of demanding more computational resources. This study aims to evaluate alternative methods that are compatible with current computational resources. Methods with higher computational effort, such as Virtual Reference Feedback Tuning (VRFT), Iterative Feedback Tuning (IFT) and Iterative Correlation based Tuning (ICbT) are presented as candidates to be incorporated into the firmware of industrial PID controllers. These are direct data-based methods for the adjustment of controllers where the parameters are determined such that the behavior of the closed-loop system is such as to minimize a performance criterion defined a priori. Through this performance criterion one can specify the desired behavior for the closed-loop system. This work analyzes the main characteristics of these methods, results and computational effort. Based on the results of this analysis it is shown that the methods VRFT, IFT and ICbT can be used as an alternative to the adjustment (build into the firmware) of industrial PID controllers.

Para acompanhar o atual crescimento de demanda energética mundial, novas topologias de geradores estão sendo pesquisadas, estando nesse nicho o Gerador a Relutância Chaveado. Para seu correto funcionamento é necessário que técnicas de controle sejam empregadas para garantir níveis estáveis de tensão gerada mediante variações de velocidade e/ou carga. Portanto, o objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia de um controlador fuzzy da tensão gerada para a máquina em questão. Uma simulação em Matlab Simulink é apresentada para um sistema de geração de energia utilizando um gerador a relutância chaveado integrada com a malha de controle fuzzy. Resultados da dinâmica do funcionamento do controlador fuzzy são apresentados. O Controlador fuzzy proposto apresentou bom desempenho ao manter a tensão gerada em níveis desejáveis frente a distúrbios de carga e de variação de velocidade no eixo do gerador. Trata-se de um controlador robusto e versátil que garante estabilidade de tensão gerada mesmo com a operação do sistema com velocidade variável e/ou variação de carga. / Due to the growing demand of electric power energy, the engineering has to evolve by producing new efficient techniques and low cost equipment. Therefore, new electric power generator topologies have been studied, mainly switched reluctance generators due to their simple structure, reliability and low cost of fabrication. In order for a good operation of a switched reluctance generator, control techniques have to be applied to guarantee stable voltage levels under variable speed and load conditions. Hence, the objective of this work is to present a methodology based on fuzzy voltage controller for switched reluctance machine. Simulations are achieved in Matlab/Simulink for a power energy generation system using a switched reluctance generator with a fuzzy control loop. Results of the dynamic response of such controller are presented. The fuzzy controller could obtain good performance maintaining voltage levels in desired range. Therefore, the proposed controller showed to be robust, versatile and guarantee the voltage stability under speed and load variations.

No presente trabalho, é realizada a modelagem e identificação de um serovoposicionador hidráulico de uma bancada de testes. As expressões analíticas tradicionalmente utilizadas em uma estratégia em cascata aplicada ao controle de trajetória de posição são obtidas. A estratégia em questão utiliza, conjuntamente, a linearização por realimentação como lei de controle do subsistema hidráulico e a lei de controle de Slotine e Li no subsistema mecânico. Com base na mesma estratégia, um controlador em cascata neural é proposto. Em tal controlador, a função analítica que representa o mapa inverso, presente na linearização por realimentação, e a função de compensação de atrito utilizada na lei de Slotine e Li são substituídas por funções constituidas por meio de redes neurais de perceptrons de múltiplas camadas. Essas redes neurais têm como entradas os estados do sistema e também a temperatura do fluido hidráulico. O novo controlador é apresentado em uma versão onde as redes neurais são aplicadas sem modificações on-line e em outra, onde são apresentadas leis de controle adaptativo para as mesmas. A prova de estabilidade do sistema em malha fechada é apresentada em ambos os casos. Resultados experimentais do controle de seguimento de trajetórias de posição em diferentes temperaturas do fluido hidráulico são apresentados. Esses resultados demonstram a maior efetividade do controlador proposto em relação aos controladores clássicos PID e PID+feefforward e ao controlador em cascata com funções analíticas fixas. Os experimentos são realizados em duas situações: quando não ocorrem variações paramétricas importantes no sistema, onde é utilizado o controlador em cascata neural fixo e quando ocorrem essas variações, onde se utiliza o controlador em cascata neural adaptativo. / In this work, the modeling and identification of a hydraulic actuator testing setup are performed and the analytical expressions that are used in a cascade control strategy applyied in a position trajectory tracking control are designed. Such cascade strategy uses the feedback linearization control law in the hydraulical subsystem and the Slotine and Li control law in the mechanical one. Based on this cascade strategy, a neural cascade controller is proposed, for which the analytical function used as inversion set in the feedback linearization control law and the friction function compensation of the Slotine and Li control law are replaced by multi layer perceptrons neural networks where the inputs are the states of the system and the hydraulic fluid temperature. The novel controller is introduced in two different aproachs: the first one where the neural networks do not have on-line modifications and the second one where adaptive control laws are proposed. For both of them the stability proof of the closed-loop system is presented. Experimental results about some position tracking controls performed in different fluid temperature are showed. The results show that the novel controller is more efective than the classical PID, PID+feedforward and the traditional analytical cascade controller. The experiments are performed in two different setups: considering the system without importants parametric variations where is applied the non adaptive cascade neural controller and in the presence of parametric variations where is applied the adaptive cascade neural controller.

In this thesis work we present CLIK, a new, automated, remote attack on the control logic of a programmable logic controller (PLC) in industrial control systems. The CLIK attack modifies the control logic running in a remote target PLC automatically to disrupt a physical process. We implement the CLIK attack on a real PLC. The attack is initiated by subverting the security measures that protect the control logic in a PLC. We found a critical (zero-day) vulnerability, which allows the attacker to overwrite password hash in the PLC during the authentication process. Next, CLIK retrieves and decompiles the original logic and injects a malicious logic into it and then, transfers the infected logic back to the PLC. To hide the infection, we propose a virtual PLC that engages the software the virtual PLC intercepts the request and then, responds with the original (uninfected) control logic to the software.

A small satellite simulator with attitude determination and control was designed and implemented in hardware. The simulator consists of inertial sensors for attitude determination and a pyramidal four-wheel momentum exchange system as the control actuators. A linearized PV controller with trajectory generation and feedback linearization was implemented, with the focus on controlling yaw. The simulator was tested on a spherical air bearing platform to allow three-degree-of-freedom operation. The simulator software was developed to read measurements from the sensors, apply the control algorithm, and send commands to the actuators. A data processing routine was developed. Electromechanical testing for the system as well as test results are presented.

Power-performance efficiency has become a central focus that is challenging in heterogeneous processing platforms as the power constraints have to be established without hindering the high performance. In this dissertation, a framework for optimizing the power and performance of GPUs in the context of general-purpose computing in GPUs (GPGPU) is proposed. To optimize the leakage power of caches in GPUs, we dynamically switch the L1 and L2 caches into low power modes during periods of inactivity to reduce leakage power. The L1 cache can be put into a low-leakage (sleep) state when a processing unit is stalled due to no ready threads to be scheduled and the L2 can be put into sleep state during its idle period when there is no memory request. The sleep mode is state-retentive, which obviates the necessity to flush the caches after they are woken up, thereby, avoiding any performance degradation. Experimental results indicate that this technique can reduce the leakage power by 52% on average. Further, to improve performance, we redistribute the GPGPU workload across the computing units of the GPU during application execution. The fundamental idea is to monitor the workload on each multi-processing unit and redistribute it by having a portion of its unfinished threads executed in a neighboring multi-processing unit. Experimental results show this technique improves the performance of the GPGPU workload by 15.7%. Finally, to improve both performance and dynamic power of GPUs, we propose two dynamic frequency scaling (DFS) techniques implemented on CPU host threads, one of which is motivated by the significance of the pipeline stalls during GPGPU execution. It applies a feedback controlling algorithm, Proportional-Integral-Derivative (PID), to regulate the frequency of parallel processors and memory channels based on the occupancy of the memory buffering queues. The other technique targets on maximizing the average throughput of all parallel processors under the dynamic power constraints. We formalize this target as a linear programming problem and solve it on the runtime. According to the simulation results, the first technique achieves more than 22% power savings with a 4% improvement in performance and the second technique saves 11% power consumption with 9% performance improvement. The contributions of this dissertation represent a significant advancement in the quest for improving performance and reducing energy consumption of GPGPU.