In recent years, the automotive industry has been significantly affected by a number of challenges driven by globalisation, economic fluctuations, environmental awareness and rapid technological developments. As a consequence, product lifecycles are shortening and customer demands are becoming more diverse. To survive in such a business environment, manufacturers are striving to find a costeffective solution for fast and efficient development and reconfiguration of manufacturing systems to satisfy the needs of changing markets without losses in production. Production systems within automotive industry are vastly automated and heavily rely on PLC-based control systems. It has been established that one of the major obstacles in realising reconfigurable manufacturing systems is the fragmented engineering approach to implement control systems. Control engineering starts at a very late stage in the overall system engineering process and remains highly isolated from the mechanical design and build of the system. During this stage, control code is typically written manually in vendor-specific tools in a combination of IEC 61131-3 languages. Writing control code is a complex, time consuming and error-prone process.

The study of architectural parameterization has long neglected other parameterizations in favour of code selector descriptions. In this dissertation, we are concerned with providing linguistic notations for modelling architectures with special emphasis on translation. We focus on high level descriptions to aid code selection and storage allocation. The view taken in the thesis is that a description specializes a framework with a particular architecture. Independently, the framework must support other translation algorithms without constraining their freedom or forcing them towards architecture-specific idioms. The first contribution is an architectural description language with features tuned towards better parameterizability. Emphasis is laid on addressing site (compile time) parameterizability. Within the notation, the type system of the machine is decoupled from that of the language with the mapping being left to the user as a compile-time parameterization. This gives one more degree of freedom for the user to decide on the precision required based on the available realizations. We also give adequate representation to addressing modes. They are considered to be almost equivalent to operations in complexity. This makes the specification simpler for operations. From the framework's perspective, as a second contribution, we propose an algorithm for maintaining registers during allocation. Register allocation algorithms depend on the framework to inform them when registers are exhausted. In such a situation, we pro- pose an adaptation of bipartite graph matching to keep track of register usage during translation in the presence of architec- tural constraints. The research also aims at structuring both the specification and software to prevent the closed-syntax bottle- neck of a lot of specification languages. We also describe the architecture of the implementation in terms of a very flexible model called the blackboard model.

There exists a vast literature on nonuniform random variate generators. Most of these generators are especially designed for a particular distribution. However in pratice only a few of these are available to practioners. Moreover for problems as (e.g.) sampling from the truncated normal distribution or sampling from fairly uncommon distributions there are often no algorithms available. In the last decade so called universal methods have been developed for these cases. The resulting algorithms are fast and have properties that make them attractive even for standard distributions. In this contribution we describe the concept of Automatic random variate generation where these methods are used to produce a single piece of code in a high level programming language. Using a web-based front-end to such a program this is an easy-to-use source for researchers and programmers for high quality generators for a large class of distributions. Using our UNURAN library we have implemented such a system, which is accessable at <a href="http://statistik.wu-wien.ac.at/anuran" target="_blank">http://statistik.wu-wien.ac.at/anuran</a>. / Series: Preprint Series / Department of Applied Statistics and Data Processing

No mercado altamente globalizado de hoje, a manutenção dos equipamentos tem se tornado um fator crucial para as empresas dos mais diversos segmentos. Técnicas de manutenção baseadas no nível de degradação dos equipamentos estão sendo preferidas em detrimento das técnicas tradicionais como manutenção corretiva e preventiva, e trazem benefícios como tempos de paradas reduzidos, tarefas de manutenção facilitadas e melhor gerenciamento de ativos. Com o desenvolvimento das técnicas de manutenção inteligente, os sistemas embarcados que comportarão estes algoritmos necessitarão cada vez mais de alta flexibilidade, combinada com alta velocidade de processamento e baixo consumo. Em outras palavras, eles tornam-se cada vez mais complexos, o que tem impacto direto no projeto destes sistemas. Neste contexto, a programação baseada em modelos em conjunto com a capacidade de geração automática de código para uma dada plataforma tem despertado grande interesse. O presente trabalho tem como objetivo realizar a análise dos espaços de projeto e também do desempenho de diferentes implementações para algoritmos de manutenção inteligente quando executados em hardware e software. A partir de implementações disponíveis nos ambientes MATLAB e LabVIEW™ de um sistema de manutenção inteligente chamado Watchdog Agent™, e utilizando ferramentas de geração automática de código, o desempenho dos sistemas de manutenção gerados é comparado usando-se parâmetros como tempo de execução e ocupação de memória ou da área do FPGA. Para os testes são utilizados dados de vibração coletados de uma bancada de testes composta por um atuador eletromecânico para válvulas. / In today’s highly globalized market, equipment maintenance has become a crucial factor for companies from several segments. Maintenance strategies based on equipment’s condition level are being preferred in place of traditional techniques such as corrective and preventive maintenance, and incur in benefits such as reduced downtime, facilitated maintenance tasks and better assets management. With the development of intelligent maintenance techniques, the embedded systems that will be used with such algorithms will need increasingly more flexibility, combined with high processing speed and low power consumption. In other words, they became increasingly more complex, what directly impact in their project. Within this context, model based engineering associated with automatic platform-specific code generation capabilities are of great interest. This work has as objective to perform a design space exploration by analyzing the performance of different implementations for intelligent maintenance algorithms when executed in hardware and software. Based on implementations available in MATLAB™ and LabVIEW™ environments of an intelligent maintenance system called Watchdog Agent, and using automatic code generation tools, the performance of the generated systems are compared using parameters such as execution time and memory or FPGA area occupation. For the validation tests, vibration data collected from a test bench composed by an electric mechanical actuator will be used.

No mercado altamente globalizado de hoje, a manutenção dos equipamentos tem se tornado um fator crucial para as empresas dos mais diversos segmentos. Técnicas de manutenção baseadas no nível de degradação dos equipamentos estão sendo preferidas em detrimento das técnicas tradicionais como manutenção corretiva e preventiva, e trazem benefícios como tempos de paradas reduzidos, tarefas de manutenção facilitadas e melhor gerenciamento de ativos. Com o desenvolvimento das técnicas de manutenção inteligente, os sistemas embarcados que comportarão estes algoritmos necessitarão cada vez mais de alta flexibilidade, combinada com alta velocidade de processamento e baixo consumo. Em outras palavras, eles tornam-se cada vez mais complexos, o que tem impacto direto no projeto destes sistemas. Neste contexto, a programação baseada em modelos em conjunto com a capacidade de geração automática de código para uma dada plataforma tem despertado grande interesse. O presente trabalho tem como objetivo realizar a análise dos espaços de projeto e também do desempenho de diferentes implementações para algoritmos de manutenção inteligente quando executados em hardware e software. A partir de implementações disponíveis nos ambientes MATLAB e LabVIEW™ de um sistema de manutenção inteligente chamado Watchdog Agent™, e utilizando ferramentas de geração automática de código, o desempenho dos sistemas de manutenção gerados é comparado usando-se parâmetros como tempo de execução e ocupação de memória ou da área do FPGA. Para os testes são utilizados dados de vibração coletados de uma bancada de testes composta por um atuador eletromecânico para válvulas. / In today’s highly globalized market, equipment maintenance has become a crucial factor for companies from several segments. Maintenance strategies based on equipment’s condition level are being preferred in place of traditional techniques such as corrective and preventive maintenance, and incur in benefits such as reduced downtime, facilitated maintenance tasks and better assets management. With the development of intelligent maintenance techniques, the embedded systems that will be used with such algorithms will need increasingly more flexibility, combined with high processing speed and low power consumption. In other words, they became increasingly more complex, what directly impact in their project. Within this context, model based engineering associated with automatic platform-specific code generation capabilities are of great interest. This work has as objective to perform a design space exploration by analyzing the performance of different implementations for intelligent maintenance algorithms when executed in hardware and software. Based on implementations available in MATLAB™ and LabVIEW™ environments of an intelligent maintenance system called Watchdog Agent, and using automatic code generation tools, the performance of the generated systems are compared using parameters such as execution time and memory or FPGA area occupation. For the validation tests, vibration data collected from a test bench composed by an electric mechanical actuator will be used.

No mercado altamente globalizado de hoje, a manutenção dos equipamentos tem se tornado um fator crucial para as empresas dos mais diversos segmentos. Técnicas de manutenção baseadas no nível de degradação dos equipamentos estão sendo preferidas em detrimento das técnicas tradicionais como manutenção corretiva e preventiva, e trazem benefícios como tempos de paradas reduzidos, tarefas de manutenção facilitadas e melhor gerenciamento de ativos. Com o desenvolvimento das técnicas de manutenção inteligente, os sistemas embarcados que comportarão estes algoritmos necessitarão cada vez mais de alta flexibilidade, combinada com alta velocidade de processamento e baixo consumo. Em outras palavras, eles tornam-se cada vez mais complexos, o que tem impacto direto no projeto destes sistemas. Neste contexto, a programação baseada em modelos em conjunto com a capacidade de geração automática de código para uma dada plataforma tem despertado grande interesse. O presente trabalho tem como objetivo realizar a análise dos espaços de projeto e também do desempenho de diferentes implementações para algoritmos de manutenção inteligente quando executados em hardware e software. A partir de implementações disponíveis nos ambientes MATLAB e LabVIEW™ de um sistema de manutenção inteligente chamado Watchdog Agent™, e utilizando ferramentas de geração automática de código, o desempenho dos sistemas de manutenção gerados é comparado usando-se parâmetros como tempo de execução e ocupação de memória ou da área do FPGA. Para os testes são utilizados dados de vibração coletados de uma bancada de testes composta por um atuador eletromecânico para válvulas. / In today’s highly globalized market, equipment maintenance has become a crucial factor for companies from several segments. Maintenance strategies based on equipment’s condition level are being preferred in place of traditional techniques such as corrective and preventive maintenance, and incur in benefits such as reduced downtime, facilitated maintenance tasks and better assets management. With the development of intelligent maintenance techniques, the embedded systems that will be used with such algorithms will need increasingly more flexibility, combined with high processing speed and low power consumption. In other words, they became increasingly more complex, what directly impact in their project. Within this context, model based engineering associated with automatic platform-specific code generation capabilities are of great interest. This work has as objective to perform a design space exploration by analyzing the performance of different implementations for intelligent maintenance algorithms when executed in hardware and software. Based on implementations available in MATLAB™ and LabVIEW™ environments of an intelligent maintenance system called Watchdog Agent, and using automatic code generation tools, the performance of the generated systems are compared using parameters such as execution time and memory or FPGA area occupation. For the validation tests, vibration data collected from a test bench composed by an electric mechanical actuator will be used.

Orientador: Orientador: José Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T01:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Busarello_TiagoDaviCuri_M.pdf: 9519559 bytes, checksum: 2fe069e86506e282fd77d030c72cb424 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Filtros passivos sintonizados são utilizados para melhoria da qualidade da energia elétrica desde o início da década de 40. Robustez e baixo custo inicial são vantagens desses filtros que fazem deles uma atrativa escolha até os dias atuais. No entanto, a presença de distorções nas tensões provoca ressonâncias séries entre a fonte e os filtros passivos sintonizados. Tal fenômeno pode ocasionar deterioração do funcionamento do sistema elétrico, podendo chegar à falha do filtro passivo, principalmente do capacitor. Neste trabalho será apresentado o projeto e realização de uma solução ativa que objetiva impedir esses fenômenos em sistemas com filtros passivos sintonizados. Trata-se da inserção de um filtro ativo junto ao filtro passivo. A combinação de um filtro passivo com um ativo é denominada filtro híbrido. Análises da estrutura de potência da topologia híbrida evidenciarão a menor potência aparente necessária comparada com outras soluções. Uma vez que se parte do princípio da existência do filtro passivo sintonizado, será verificada a possibilidade de execução da solução apresentada, dadas as diferentes conexões elétricas dos mesmos. A metodologia de projeto do filtro ativo é detalhadamente apresentada. O modelo matemático de pequenos sinais do filtro híbrido é obtido para análise do desempenho dinâmico, estabilidade e auxílio no projeto dos controladores. Resultados de simulação e experimentais comprovarão a eficácia da solução apresentada. A implementação digital do controle proposto será realizada através da geração automática de código a partir de softwares dedicados / Abstract: Tuned Passive Filters are used to improve electrical energy quality since the 1940s. Robustness and low initial cost are advantages of passive filters which make them an attractive choice until nowadays. However, the presence of voltage distortions set series resonance between the source and the tuned passive filters. Such phenomena may cause deterioration of the electrical system and may damage the passive filter, specially its capacitor. This research will present the design and the realization of an active solution which has as goal preventing the mentioned phenomena in systems containing tuned passive filter. An active power filter is connected to the tuned passive filter. The combination of a passive filter and an active filter is called hybrid filter. The power structure analysis will demonstrate the low necessary apparent power compared to others solutions. Since the project gets started with the assumption of an existent tuned passive filters, it will be investigated the possibility of the covered solution implementation, given the several different electrical connection of them. The active filter design methodology is explained detailed. The hybrid-filter small-signal model is obtained in order to analyze the dynamic behavior, stability and to support in the controller designs. Simulation and experimental results will prove the effective performance of the presented solution. The proposed digital control will be implemented by automatic code generation from dedicated softwares / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

This research explores the Automation Interface created by Beckhoff through introducinga compiler solution. Today machine builders have to be able to build machinesor plants in different sizes and provide many variations of the machine orplant types. Automatic code generation can be used in the aspect to reuse code thathas been tested and is configurable to match the desired functionality. Additionally,the use of a pre-existing API could potentially result in less engineering resourceswasted in developing automatic code generation. This thesis aims to evaluate theAutomation Interface (AI) tool created by Beckhoff. This is accomplished throughmeans of incorporating the API functions into a compiler solution. The solution isdesigned to export the information required through an XML-file to generate PLCapplications.The generated PLC-code will be in Structured Text. In order to createa functional PLC-application, the construction of software requirements and testcases are established. The solution is then validated by means of generating a dataloggerto illustrate the usage. The exploratory research revealed both the benefitsand cons of using AI to a compiler solution. The evaluation indicated that the AutomationInterface can reduce engineering effort to produce a compiler solution, butthe learning curve of understanding the underlying components that work with theAPI required a great deal of effort.

Random variate genration is an important tool in statistical computing. Many programms for simulation or statistical computing (e.g. R) provide a collection of random variate generators for many standard distributions. However, as statistical modeling has become more sophisticated there is demand for larger classes of distributions. Adding generators for newly required distribution seems not to be the solution to this problem. Instead so called automatic (or black-box) methods have been developed in the last decade for sampling from fairly large classes of distributions with a single piece of code. For such algorithms a data about the distributions must be given; typically the density function (or probability mass function), and (maybe) the (approximate) location of the mode. In this contribution we show how such algorithms work and suggest an interface for R as an example of a statistical library. (author's abstract) / Series: Preprint Series / Department of Applied Statistics and Data Processing

A crescente demanda da indústria exige a produção de dispositivos embarcados em menos tempo e com mais funcionalidades diferentes. Isso implica diretamente no processo de desenvolvimento destes produtos requerendo novas técnicas para absorver a complexidade crescente dos projetos e para acelerar suas etapas de desenvolvimento. A linguagem UML vem sendo utilizada para absorver a complexidade do projeto de sistemas embarcados através de sua representação gráfica que torna o processo mais simples e intuitivo. Para acelerar o desenvolvimento surgiram processos que permitem, diretamente a partir modelos UML, a geração de código para linguagens de descrição de software embarcado (C, C++, Java) e para linguagens tradicionais de descrição de hardware (VHDL, Verilog). Diversos trabalhos e ferramentas comerciais foram desenvolvidos para automatizar o processo de geração de código convencional a partir de modelos UML (software). No entanto, pela complexidade da transformação existem apenas poucos trabalhos e nenhuma ferramenta comercial direcionado à geração de HDL a partir de UML, tornando este processo ainda pouco difundido. Nossa proposta é focada na geração de descrições de hardware na linguagem VHDL a partir de modelos UML de sistemas tempo-real embarcados (STRE), surgindo como alternativa ao processo de desenvolvimento de hardware. Apresenta uma metodologia completa para geração automática de código VHDL, permitindo que o comportamento descrito para o sistema modelado seja testado e validado antes de ser desenvolvido, acelerando o processo de produção de hardware e diminuindo as chances de erros de projeto. É proposto como um processo de engenharia dirigido por modelos (MDE) que cobre desde as fases de análise de requisitos e modelagem UML, até a geração de código fonte na linguagem VHDL, onde o foco é gerar na forma de descrições de hardware, todas aquelas funções lógicas de um sistema embarcado que normalmente são desenvolvidas em software. Para atingir este objetivo, foi desenvolvido neste trabalho um conjunto de regras de mapeamento que estende a funcionalidade da ferramenta GenERTiCA, utilizada como suporte ao processo. Adicionalmente, foram pesquisados e desenvolvidos conceitos que serviram como base para o desenvolvimento de regras utilizadas pela ferramenta suporte para guiar o processo de mapeamento entre as linguagens. Os conceitos e as regras propostas foram validados por meio de um estudo de caso, cujos resultados obtidos estão demonstrados nesta dissertação. / The growing market demand requires the production of embedded devices in less time and with more different features. This directly implies on the development process of these products requiring new techniques to absorb the growing complexity of projects and to accelerate their development stages. UML has been used to handle the embedded systems design complexity through its graphical representation that makes the process simpler and more intuitive. To speed up the development cycle, it has emerged some processes that permit code generating directly from UML models to embedded software description languages (C, C++, Java), and traditional hardware description languages (VHDL, Verilog). Several researches and commercial tools have been developed to automate the code generation process from UML models to conventional languages (software). However, due to the transformation complexity there are only few studies and no commercial tool addressed to HDL generation from UML models, making this process almost unknown. Our proposal is focused on generating hardware descriptions as VHDL code from UML models of real-time embedded systems (RTES), emerging as an alternative to the hardware development. It presents a complete methodology to the VHDL code generation, allowing the behavior described to the modeled system to be tested and validated before being implemented, accelerating the hardware production and decreasing the chances of design errors. It is proposed as a model-driven engineering (MDE) process that covers the phases of requirements analysis, UML modeling, models transformations, and the source code generating process to the VHDL language, where the focus is to generate as hardware descriptions all the logic functions of an embedded system which are usually developed as software. To achieve this goal, this work was developed a set of mapping rules which extends the functionality of the tool GenERTiCA, used to support the process. Additionally, it was researched and developed concepts that were the basis for the development of rules used by the tool support to guide the mapping process between languages. The concepts and proposed rules have been validated through a case study, whose results are shown in this dissertation.