O presente trabalho tem como objetivo a avaliação do controle interno do teste em sistemas baseados em núcleos de hardware. No intuito de analisar os problemas e as exigências do teste em SOCs, alguns sistemas são aqui criados utilizando-se a descrição VHDL de um controlador de teste, alguns circuitos benchmarks e uma descrição de um microcontrolador 8051 auto-testável. Problemas referentes ao controle de diferentes estratégias de teste (extemo, scan, BIST, etc) são abordados e formas de resolver estes problemas são descritas. Também abordam-se problemas referentes ao teste em nível de sistema, como por exemplo, requisitos de memória e conexões. Mudanças são sugeridas e implementadas no controlador de teste, a fim de melhorar seu desempenho e flexibilizar seu uso em diversas circunstâncias distintas em termos de requisitos de estratégias de teste. / This work aims at evaluating the internai test control in core-based systems. In order to analyze problems and requirements of testing core-based systems, some systems are herein built making use of a VHDL description of a test controller, of some benchmark circuits and of a description of a self-testing 8051 microcontroller. Problems related to controlling different test strategies (externai testing, scan, BIST, etc) are covered and ways ofsolving those problems are described. Problems related to the system levei testing, such as memory and connection requirements, are also discussed. Changes are proposed and implemented into the test controller, in order to enhance its performance and make its use more flexible to face many different situations in terms o f required test strategies.

O presente trabalho tem como objetivo a avaliação do controle interno do teste em sistemas baseados em núcleos de hardware. No intuito de analisar os problemas e as exigências do teste em SOCs, alguns sistemas são aqui criados utilizando-se a descrição VHDL de um controlador de teste, alguns circuitos benchmarks e uma descrição de um microcontrolador 8051 auto-testável. Problemas referentes ao controle de diferentes estratégias de teste (extemo, scan, BIST, etc) são abordados e formas de resolver estes problemas são descritas. Também abordam-se problemas referentes ao teste em nível de sistema, como por exemplo, requisitos de memória e conexões. Mudanças são sugeridas e implementadas no controlador de teste, a fim de melhorar seu desempenho e flexibilizar seu uso em diversas circunstâncias distintas em termos de requisitos de estratégias de teste. / This work aims at evaluating the internai test control in core-based systems. In order to analyze problems and requirements of testing core-based systems, some systems are herein built making use of a VHDL description of a test controller, of some benchmark circuits and of a description of a self-testing 8051 microcontroller. Problems related to controlling different test strategies (externai testing, scan, BIST, etc) are covered and ways ofsolving those problems are described. Problems related to the system levei testing, such as memory and connection requirements, are also discussed. Changes are proposed and implemented into the test controller, in order to enhance its performance and make its use more flexible to face many different situations in terms o f required test strategies.

O presente trabalho tem como objetivo a avaliação do controle interno do teste em sistemas baseados em núcleos de hardware. No intuito de analisar os problemas e as exigências do teste em SOCs, alguns sistemas são aqui criados utilizando-se a descrição VHDL de um controlador de teste, alguns circuitos benchmarks e uma descrição de um microcontrolador 8051 auto-testável. Problemas referentes ao controle de diferentes estratégias de teste (extemo, scan, BIST, etc) são abordados e formas de resolver estes problemas são descritas. Também abordam-se problemas referentes ao teste em nível de sistema, como por exemplo, requisitos de memória e conexões. Mudanças são sugeridas e implementadas no controlador de teste, a fim de melhorar seu desempenho e flexibilizar seu uso em diversas circunstâncias distintas em termos de requisitos de estratégias de teste. / This work aims at evaluating the internai test control in core-based systems. In order to analyze problems and requirements of testing core-based systems, some systems are herein built making use of a VHDL description of a test controller, of some benchmark circuits and of a description of a self-testing 8051 microcontroller. Problems related to controlling different test strategies (externai testing, scan, BIST, etc) are covered and ways ofsolving those problems are described. Problems related to the system levei testing, such as memory and connection requirements, are also discussed. Changes are proposed and implemented into the test controller, in order to enhance its performance and make its use more flexible to face many different situations in terms o f required test strategies.

O controlador PID é o algoritmo de controle mais difundido nas unidades industriais em todo o mundo. Além de estar disponível em praticamente todas as plataformas de controle comerciais, ele é um algoritmo robusto, de fácil entendimento, e capaz de prover performance satisfatória para uma grande variedade de processos industriais. No entanto, seu desempenho para a grande maioria dos casos está muito aquém do esperado. Estimativas mostram que apenas 20% das malhas de controle industriais estejam funcionando de forma adequada, diminuindo a variabilidade do processo. Assim, devido a necessidade de melhorar o desempenho das malhas de controle industriais, foi desenvolvida uma metodologia complexa, porém intuitiva, através da qual é possível sintetizar controladores do tipo PID de qualquer parametrização, baseada em um problema de otimização no domínio da freqüência, que minimiza a diferença entre a resposta do sistema em malha fechada frente à uma variação do tipo degrau unitário, e uma resposta específica desejada, representada pela função desempenho alcançável (FDA). Diversas alternativas foram propostas para automatizar todo o procedimento e facilitar a sua utilização, porém foi deixado um grau de liberdade para o usuário alterar o nível de desempenho desejado, através da variação de um único parâmetro que indica a velocidade da resposta da FDA. Adicionalmente, foi feita uma série de recomendações sobre como variar o nível de desempenho desejado, respeitando as restrições inerentes do processo e os limites de estabilidade para diferentes tipos de casos. Para processos mais complexos, onde o comportamento dinâmico não é representado de forma satisfatória por um único modelo nominal, foi desenvolvida uma metodologia alternativa, adequada para um sistema multi-modelos, caracterizado por um conjunto de modelos lineares representativos de diferentes pontos de operação. Esta metodologia é uma extensão da original, porém, com a resolução de um problema de otimização multiobjetivo com formulação do tipo minmax, onde minimiza-se o máximo desvio entre a resposta em malha fechada de cada modelo considerado e uma única FDA. Neste tipo de abordagem, é estabelecido um compromisso entre o desempenho atingido em todos os pontos de operação, quando controlado por um único controlador PID. / The PID controller is the most widespread used control algorithm in the industrial plants of the whole world. Besides it is available in practically all commercial control system, it is a robust algorithm, easily understood, able to provide satisfactory performance for a number of industrial processes. Nevertheless, its performance for most of the cases is below than the desired. Estimates show that just 20% of the industrial control loops are found to work well, decreasing the processes variability. Thus, due to the need of improving the performance of the industrial control loops, a complex, but intuitive methodology was developed, by which it is possible to synthesize PID controllers of any parameterization, based on a frequency domain optimization problem, that minimizes the difference between the unit step response of the closed loop system and a desired specific response, represented by the attainable performance function (APF). A lot of alternatives were purposed to turn the whole procedure automatic and simple, however, there is a degree of freedom, by which the practitioner can vary the desired performance level, changing only one parameter, which indicates the APF response speed. In addition, a number of recommendations about how to vary the desired performance level were done, respecting the inherent process constraints and the stability boundaries for different kind of cases. For more complex processes, where the dynamic behavior is not well represented by only one nominal model, an alternative methodology was developed, suitable for a multi-model system, that is specified by a set of linear models, each one representing a different operating point. This methodology is the sequence of the original one, but formulated as a min-max multiobjective optimization problem, where it is minimized the maximum deviation between the closed loop response of each considered model and only one APF. In this kind of approach, it is possible to have a trade-off among the performance reached in all operating points, when controlled by only one PID controller.

O controlador PID é o algoritmo de controle mais difundido nas unidades industriais em todo o mundo. Além de estar disponível em praticamente todas as plataformas de controle comerciais, ele é um algoritmo robusto, de fácil entendimento, e capaz de prover performance satisfatória para uma grande variedade de processos industriais. No entanto, seu desempenho para a grande maioria dos casos está muito aquém do esperado. Estimativas mostram que apenas 20% das malhas de controle industriais estejam funcionando de forma adequada, diminuindo a variabilidade do processo. Assim, devido a necessidade de melhorar o desempenho das malhas de controle industriais, foi desenvolvida uma metodologia complexa, porém intuitiva, através da qual é possível sintetizar controladores do tipo PID de qualquer parametrização, baseada em um problema de otimização no domínio da freqüência, que minimiza a diferença entre a resposta do sistema em malha fechada frente à uma variação do tipo degrau unitário, e uma resposta específica desejada, representada pela função desempenho alcançável (FDA). Diversas alternativas foram propostas para automatizar todo o procedimento e facilitar a sua utilização, porém foi deixado um grau de liberdade para o usuário alterar o nível de desempenho desejado, através da variação de um único parâmetro que indica a velocidade da resposta da FDA. Adicionalmente, foi feita uma série de recomendações sobre como variar o nível de desempenho desejado, respeitando as restrições inerentes do processo e os limites de estabilidade para diferentes tipos de casos. Para processos mais complexos, onde o comportamento dinâmico não é representado de forma satisfatória por um único modelo nominal, foi desenvolvida uma metodologia alternativa, adequada para um sistema multi-modelos, caracterizado por um conjunto de modelos lineares representativos de diferentes pontos de operação. Esta metodologia é uma extensão da original, porém, com a resolução de um problema de otimização multiobjetivo com formulação do tipo minmax, onde minimiza-se o máximo desvio entre a resposta em malha fechada de cada modelo considerado e uma única FDA. Neste tipo de abordagem, é estabelecido um compromisso entre o desempenho atingido em todos os pontos de operação, quando controlado por um único controlador PID. / The PID controller is the most widespread used control algorithm in the industrial plants of the whole world. Besides it is available in practically all commercial control system, it is a robust algorithm, easily understood, able to provide satisfactory performance for a number of industrial processes. Nevertheless, its performance for most of the cases is below than the desired. Estimates show that just 20% of the industrial control loops are found to work well, decreasing the processes variability. Thus, due to the need of improving the performance of the industrial control loops, a complex, but intuitive methodology was developed, by which it is possible to synthesize PID controllers of any parameterization, based on a frequency domain optimization problem, that minimizes the difference between the unit step response of the closed loop system and a desired specific response, represented by the attainable performance function (APF). A lot of alternatives were purposed to turn the whole procedure automatic and simple, however, there is a degree of freedom, by which the practitioner can vary the desired performance level, changing only one parameter, which indicates the APF response speed. In addition, a number of recommendations about how to vary the desired performance level were done, respecting the inherent process constraints and the stability boundaries for different kind of cases. For more complex processes, where the dynamic behavior is not well represented by only one nominal model, an alternative methodology was developed, suitable for a multi-model system, that is specified by a set of linear models, each one representing a different operating point. This methodology is the sequence of the original one, but formulated as a min-max multiobjective optimization problem, where it is minimized the maximum deviation between the closed loop response of each considered model and only one APF. In this kind of approach, it is possible to have a trade-off among the performance reached in all operating points, when controlled by only one PID controller.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-02-21T18:48:15Z No. of bitstreams: 1 2017_PauloPércioMotaMagro_PARCIAL.pdf: 9491559 bytes, checksum: 6c3db8b054c2ec86735f541911cf18fe (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-02-27T18:40:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_PauloPércioMotaMagro_PARCIAL.pdf: 9491559 bytes, checksum: 6c3db8b054c2ec86735f541911cf18fe (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-27T18:40:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_PauloPércioMotaMagro_PARCIAL.pdf: 9491559 bytes, checksum: 6c3db8b054c2ec86735f541911cf18fe (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Esta tese tem como objetivo principal o desenvolvimento de um controlador híbrido capaz de resolver o problema de regulação de atitude de um corpo rígido (a partir do repouso) com melhor desempenho que o controlador híbrido histerético existente na literatura em termos de tempo de estabilização ou consumo de energia. A natureza híbrida do controlador é um requisito essencial para se obter um controle global e robusto a ruídos de medição e impedir efeitos indesejáveis como unwinding e chattering. A representação da atitude é feita com quatérnio unitário por possuir o menor número de parâmetros (quatro) que não apresenta singularidades. Propõe-se dois controladores distintos, ambos com duas variáveis de estado lógicas binárias, para o controle de atitude. O primeiro controlador, denominado HY, tem a variável principal determinada por um controle onoff com histerese para indicar qual representação em quatérnio da atitude de referência deve ser seguida e uma outra variável determinada por um controle on-off sem histerese para indicar a proximidade à região crítica sujeita a chattering. Esse esquema oferece mais oportunidades de atualização da variável principal que o controlador híbrido histerético, por exemplo quando há uma variação abrupta na atitude de referência. Isso reduz as chances do corpo seguir na direção da rotação mais longa. Contudo, essa estratégia impõe restrições na forma como o controlador é implementado (jumps não podem ter prioridade sobre flows). No segundo controlador proposto, denominado bimodal, ambas as variáveis são determinadas por um controle on-off com histerese. A variável principal indica qual representação em quatérnio da atitude de referência deve ser seguida e a outra variável indica a proximidade à região crítica sujeita a chattering. Essa estratégia elimina as restrições sobre a forma de implementação do controlador, porém torna a dinâmica dessas variáveis mais complexas, dado que uma variável interfere no comportamento da outra. O efeito resultante é que a banda de histerese do controle on-off referente à variável principal, se adapta de acordo com o estado da outra variá- vel, sendo ora igual, ora a metade do valor do parâmetro banda de histerese. Esse controlador é uma solução intermediária em termos de custo entre o controlador descontínuo e o controlador híbrido histerético. São apresentadas provas formais da estabilidade global do sistema e de sua robustez contra ruídos de medi- ção para ambos os controladores propostos. A eficácia dos controladores é mostrada por meio de simulações. Os resultados indicam que os controladores propostos apresentam vantagens quando a velocidade angular inicial e final é baixa. No caso do controlador bimodal, mesmo para outras velocidades angulares iniciais, o consumo de energia do sistema é, em média, inferior quando comparado com o controlador híbrido histerético. Melhores desempenhos em termos de consumo de energia ocorrem quando a banda de histerese é maior como no caso em que são usados sensores mais baratos ou em ambientes onde há muito ruído eletromagnético. Como extensão dos resultados anteriormente citados, foram propostas mais duas contribuições. A primeira refere-se ao problema de sincronização de atitude de uma rede de corpos rígidos (agentes). Foi proposto um controle distribuído com propriedade de estabilidade global e assintótica e robustez contra ruídos de medição para uma rede de agentes representada por um grafo não direcionado e conexo (cíclico ou acíclico). A segunda está relacionada com o controle cinemático da pose de um corpo rígido dentro do grupo de quatérnio dual unitário. Foi proposta uma extensão do controlador de atitude bimodal para pose. Em ambos os casos as provas formais são apresentadas e resultados de simulação ilustram as vantagens dos controladores propostos. / The main objective of this thesis is the development of a hybrid controller capable of solving the restto-rest attitude control problem with better performance than the hysteretic hybrid controller of literature in terms of settling time or energy consumption. The hybrid nature of the controller, in this case, is an essential requirement to achieve global control robust against measurement noise and to prevent undesirable effects such as unwinding and chattering. The attitude is represented by a unit quaternion since it provides the minimum number of parameters that does not present representation singularities. It is proposed two distinct controllers, both with two binary logic variables for the control of attitude. The first designed controller, named HY, has the main variable determined by an on-off control with hysteresis that indicates which quaternion representation of the reference attitude should be followed and the other variable determined by an on-off control without hysteresis that indicates the chattering prone region. This scheme offers more opportunities of updating the main variable than the hysteretic hybrid controller, for instance, when there is an abrupt variation in the reference attitude. As a consequence, the body is more likely to being pulled towards the shortest rotation direction. However, this strategy restricts the way the controller is implemented (jumps can not have higher priority than flows). In the second proposed controller, called bimodal, both variables are determined by an on-off control with hysteresis. The main variable indicates which quaternion representation of the reference attitude should be followed and the other variable indicates the chattering prone region. This strategy eliminates restrictions on the way the controller is implemented, but makes the dynamics of these variables more complex, since one variable influences the behavior of the other. The resulting effect is that the hysteresis width of the on-off control for the main variable adapts according to the state of the other variable being either equal or half of the value of the hysteresis width parameter. This controller is a middle term solution in terms of cost between the memoryless discontinuous and the hysteretic hybrid control. It is presented a formal proof that the two proposed controls lead to global stability without unwinding and are robust against measurement noise. The effectiveness of the controllers is shown through simulations. The results indicate that the proposed controllers have advantages when the initial and final angular velocities are low. In the case of the bimodal controller, even for other initial angular velocities, the energy consumption of the system is, on average, lower compared to the hysteretic hybrid controller. Better performances in terms of energy consumption occur when the hysteresis band is larger as is the case when cheaper sensors are used or in noisy electromagnetic environments. As an extension of the results mentioned above, two other contributions were proposed. One of them refers to the problem of attitude synchronization of a network of rigid bodies (agents). A distributed control with globally asymptotically stability property and robustness against noise measurement was proposed for an undirected connected network (cyclic or acyclic) of agents. The other one is related to the kinematic control of the pose of a rigid body within the unit dual quaternion group. It was proposed an extension of the bimodal attitude controller for the pose. For both cases, formal proofs are presented and simulation results illustrate the advantages of the proposed controllers.

O controlador PID é o algoritmo de controle mais difundido nas unidades industriais em todo o mundo. Além de estar disponível em praticamente todas as plataformas de controle comerciais, ele é um algoritmo robusto, de fácil entendimento, e capaz de prover performance satisfatória para uma grande variedade de processos industriais. No entanto, seu desempenho para a grande maioria dos casos está muito aquém do esperado. Estimativas mostram que apenas 20% das malhas de controle industriais estejam funcionando de forma adequada, diminuindo a variabilidade do processo. Assim, devido a necessidade de melhorar o desempenho das malhas de controle industriais, foi desenvolvida uma metodologia complexa, porém intuitiva, através da qual é possível sintetizar controladores do tipo PID de qualquer parametrização, baseada em um problema de otimização no domínio da freqüência, que minimiza a diferença entre a resposta do sistema em malha fechada frente à uma variação do tipo degrau unitário, e uma resposta específica desejada, representada pela função desempenho alcançável (FDA). Diversas alternativas foram propostas para automatizar todo o procedimento e facilitar a sua utilização, porém foi deixado um grau de liberdade para o usuário alterar o nível de desempenho desejado, através da variação de um único parâmetro que indica a velocidade da resposta da FDA. Adicionalmente, foi feita uma série de recomendações sobre como variar o nível de desempenho desejado, respeitando as restrições inerentes do processo e os limites de estabilidade para diferentes tipos de casos. Para processos mais complexos, onde o comportamento dinâmico não é representado de forma satisfatória por um único modelo nominal, foi desenvolvida uma metodologia alternativa, adequada para um sistema multi-modelos, caracterizado por um conjunto de modelos lineares representativos de diferentes pontos de operação. Esta metodologia é uma extensão da original, porém, com a resolução de um problema de otimização multiobjetivo com formulação do tipo minmax, onde minimiza-se o máximo desvio entre a resposta em malha fechada de cada modelo considerado e uma única FDA. Neste tipo de abordagem, é estabelecido um compromisso entre o desempenho atingido em todos os pontos de operação, quando controlado por um único controlador PID. / The PID controller is the most widespread used control algorithm in the industrial plants of the whole world. Besides it is available in practically all commercial control system, it is a robust algorithm, easily understood, able to provide satisfactory performance for a number of industrial processes. Nevertheless, its performance for most of the cases is below than the desired. Estimates show that just 20% of the industrial control loops are found to work well, decreasing the processes variability. Thus, due to the need of improving the performance of the industrial control loops, a complex, but intuitive methodology was developed, by which it is possible to synthesize PID controllers of any parameterization, based on a frequency domain optimization problem, that minimizes the difference between the unit step response of the closed loop system and a desired specific response, represented by the attainable performance function (APF). A lot of alternatives were purposed to turn the whole procedure automatic and simple, however, there is a degree of freedom, by which the practitioner can vary the desired performance level, changing only one parameter, which indicates the APF response speed. In addition, a number of recommendations about how to vary the desired performance level were done, respecting the inherent process constraints and the stability boundaries for different kind of cases. For more complex processes, where the dynamic behavior is not well represented by only one nominal model, an alternative methodology was developed, suitable for a multi-model system, that is specified by a set of linear models, each one representing a different operating point. This methodology is the sequence of the original one, but formulated as a min-max multiobjective optimization problem, where it is minimized the maximum deviation between the closed loop response of each considered model and only one APF. In this kind of approach, it is possible to have a trade-off among the performance reached in all operating points, when controlled by only one PID controller.

Ingeniero Civil Eléctrico / En el presente trabajo se propone un modelo de matemático de optimización maestro-esclavo entre un despacho económico (maestro), retroalimentado con un análisis de estabilidad de pequeña señal (esclavo). El modelo propuesto determina si una solución, determinada mediante una optimización algebraica (maestro), es estable (o no) mediante el cálculo de sus valores propios (esclavo) e itera hasta encontrar una solución que es tanto económica como estable. El método consiste en definir un problema maestro como etapa de optimización económica, caracterizada por un modelo de flujo optimo convencional (OPF, por su nombre en inglés: Optimal Power Flow), mientras que el problema esclavo o etapa de estabilidad es el encargado de determinar las ganancias de control droop (de cada unidad de generación conectada mediante un conversor) para estabilizar el despacho obtenido por el problema maestro. Si dicho despacho no puede ser estabilizado, entonces se itera insertando una restricción (o corte ) de factibilidad en el maestro hasta obtener una solución de mínimo costo (de forma local) que sea estable en pequeña señal. Se proponen dos versiones del modelo dependiendo si el maestro corresponde a un DC-OPF o uno AC-OPF. Dichas formulaciones son testeadas con micro-redes de dos y tres micro-fuentes. Esta tesis demuestra que estas formulaciones resuelven exitosamente el despacho coordinado (definiendo tanto la inyección de las unidades en potencia activa y reactiva, como las ganancias de los controladores) para sistemas de dos y tres micro-fuentes. Más aún, en el problema de dos micro-fuentes, la aproximación DC-OPF resulta completamente convexa por lo que la solución encontrada corresponde a un óptimo global.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012