Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas / Made available in DSpace on 2013-03-04T18:21:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304690.pdf: 1928209 bytes, checksum: 318302a7c13c60243418a275bcfdbd3e (MD5) / Neste trabalho, o controlador de Variância Mínima Generalizado, GMV, é desenvolvido no domínio de representações no espaço de estados, beneficiando-se de uma equivalência de seu preditor de variância mínima com uma solução particular do Filtro de Kalman, a qual caracteriza uma atraente abordagem por evitar a solução da equação de Diophantine. O procedimento de projeto se baseia na característica de que a estrutura do controlador é herdada do modelo de projeto, onde variáveis de estado estimadas, com significado ou comportamento físico compreensível, entram na síntese de uma lei de controle por realimentação de estados estimados. A complexidade da estrutura do controlador é então ditada pela complexidade do modelo de projeto, mas o procedimento de sintonia, mesmo para sistemas multivariáveis e com múltiplos atrasos assíncronos, é factível de ser executado e implementado. A idéia usada no GMV via realimentação de estados está focada no controlador GMV de ordem mínima, o qual é sintonizado por um único parâmetro escalar que pondera a energia empregada no sinal de controle. Mas como o conceito de variáveis de estado é introduzido, a lei de controle resultante é uma composição de diversos GMVs de ordem mínima, um para cada variável de estado considerada no problema. A base teórica para o desenvolvimento desse controlador por realimentação de estados estimados é um novo procedimento de projeto de controle GMV no espaço de estados, conhecido como GMVSS. Este procedimento difere do original, de Clarke e Gawthrop, via funções de transferência, mas fornecendo exatamente os mesmos resultados. A contribuição mais significativa do GMVSS é a simplicidade de obtenção do preditor devido a ausência da equação de Diophantine no procedimento de projeto. A Diophantine é resolvida indiretamente e de maneira natural pela própria formulação do problema, a partir do Filtro de Kalman obtido de uma representação ARMAX no espaço de estados, dispensando também a solução da equação a diferenças de Riccati para calcular o ganho de Kalman. A união dos resultados do GMVSS com a abordagem por realimentação de estados estimados, abre novas perspectivas de projeto de controle GMV com filtragem de Kalman de forma intrínseca e sintonia do controlador baseada em GMVs de ordem mínima operando paralelamente como em uma topologia de controle de múltiplas malhas. / In this work, the Generalized Minimum Variance controller, GMV, is developed within the state space framework, benefiting from an equivalence of its minimum variance predictor with a particular solution of the Kalman Filter, which characterizes an attractive approach since it avoids the Diophantine equation solution. The design procedure is based on the characteristic that the controller structure is inherited from the design model, where estimated state variables, with comprehensible physical meaning or behavior, come into play in the synthesis of a state-feedback control law. The complexity of the controller structure is then dictated by the complexity of the design model, but the tuning procedure, even for asynchronous multi-delayed multivariable systems, is feasible to be handled with a certain degree of simplicity. The main idea behind the state-feedback GMV controller is focused on the minimal order GMV controller, which is tuned by a single scalar parameter that weights the energy employed on the control signal. Since the state variable concept is introduced, the produced control law is the composition of several minimal order GMVs, each one to every state variable considered in the problem. The theoretical base used in the development of the estimated state-feedback controller is a new GMV state space design procedure, known as GMVSS. This procedure differs from the original transfer function method, of Clarke and Gawthrop, but matching exactly the same results. The most significant contribution of GMVSS is the simplicity of the predictor design, since it avoids the Diophantine equation solution. The Diophantine is indirectly solved in a natural way by the problem formulation itself, from a Kalman Filter obtained from an ARMAX state space representation, that also dismisses the Riccati difference equation solution to derive the Kalman gain. By putting together the GMVSS and the state-feedback approach results, leads to new design perspectives of GMV control with intrinsic Kalman filtering techniques and tuning of minimal order GMVs operating as if in a multi-loop control topology.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas / Made available in DSpace on 2013-03-04T19:28:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 305027.pdf: 7843379 bytes, checksum: 32865fb88177bcc2b0c934d694c9c400 (MD5) / O conceito de softwares assistentes pessoais se firma na ideia de programas de computador que funcionam tal como um secretário humano, auxiliando as pessoas em suas tarefas diárias. Isso se dá por meio de aplicativos, interação do assistente com o seu usuário, comunicação via Internet e outros recursos. Vários esforços têm sido feitos para a criação desses assistentes. Contudo, foi observado que as propostas existentes atacam pontos isolados, além de que não há nenhuma que seja aberta, de forma a permitir a sua integração aos ambientes empresariais, i.e. a processos de negócios da empresa. Em tempo, uma outra perspectiva é a de que nenhum dos trabalhos avaliados apresenta um modelo ou arquitetura de referência para o desenvolvimento de softwares assistentes pessoais com padrões suficientes para manter a interoperabilidade com outros softwares e processos empresariais. Dessa forma, esta Tese apresenta uma arquitetura de referência aberta para softwares assistentes pessoais, que possa gerar implementações interoperáveis e customizáveis para se adequarem aos processos de negócios da empresa e que possam auxiliar os usuários em suas tarefas diárias. Tal arquitetura é baseada em um modelo de referência e na Arquitetura Orientada a Serviços, selecionada como estilo arquitetural. Com base nos resultados de testes sob uma implementação, desenvolvida baseada na arquitetura de referência, verificou-se que esta instância se comportou conforme o que foi proposto e executou corretamente as ações associadas aos comportamentos dos processos de negócios envolvidos em um exemplo estudado. Este trabalho veio no sentido de oferecer uma contribuição para a área de softwares assistentes pessoais mais flexíveis, mais interoperáveis e mais integrados ao mundo das empresas e processos de negócios. / The concept of personal assistant software is established on the idea of computer programs that work as a human secretary, helping people in their daily tasks. This comes via applications, interaction of assistant with its user, Internet communication and other resources. Several efforts have been made for the creation of these assistants. However, it was observed that the existing proposals attacks isolated points, besides that there is no proposal which is open to allow its integration into enterprise environments, i.e. the company's business processes. Another perspective is that none of the studied works presents a model or reference architecture for the development of personal assistant software with sufficient standards to maintain interoperability with other software and business processes. Thus, this thesis presents a reference architecture for personal assistants software which can generate customizable and interoperable implementations to suit the company's business processes and can assist users in their daily tasks. This architecture is based on a reference model and serviceoriented architecture, selected as the architectural style. Based on the results of tests on an implementation developed based on the reference architecture, it was found that this instance has behaved according to what was proposed and performed properly the actions associated with the behavior of business processes involved in a case study. This work has come in order to provide a contribution to the area of personal assistant software more flexible, interoperable and integrated into the world of business and business processes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas / Made available in DSpace on 2013-03-04T19:39:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304790.pdf: 6339538 bytes, checksum: 7940b78a3fe1890fd908587b3dd5e69f (MD5) / Nesse trabalho são abordadas técnicas de controle preditivo não-linear aplicadas ao controle de um sistema de separação e tratamento de água da indústria do petróleo composto por um separador trifásico e uma bateria de hidrociclones. O separador trifásico tem como funções promover a separação das três fases do fluido (água, óleo e gás) proveniente do reservatório de petróleo e amortecer as perturbações de carga atuando como tanque pulmão. Na saída de água do separador se conecta uma bateria de hidrociclones que permitem extrair os resíduos de óleo da água que é recuperada no processo. Usualmente, os separadores industriais contam com três controladores SISO PI, cada um relativo a uma das fases do fluido. A utilização desse esquema de controle, apesar de ser bastante comum na indústria, tem como principal desvantagem o fato de não amortecer as oscilações de carga. Um esquema utilizado pela Petrobras é o controlador PI por bandas que apesar de utilizar técnicas clássicas de controle monovariável proporciona um bom amortecimento das oscilações de carga. O processo estudado é multivariável e tem uma dinâmica complexa, por isso são estudados neste trabalho dois tipos de modelos de predição não-lineares, sendo eles o modelo Hammerstein e um modelo fenomenológico simplificado do separador. Dois sistemas de controle foram desenvolvidos. O primeiro, multivariável, se baseia no controlador preditivo prático, conhecido como PNMPC, desenvolvido em [33] e inclui diversas funcionalidades para melhorar o desempenho do sistema separador-hidrociclones. O segundo consiste de um conjunto de controladores PI com sintonia via MPC, o qual é de grande simplicidade de implementação. Foram realizados ensaios de simulação onde os controladores foram testados no controle do sistema integrado funcionando em regime permanente e sob a presença de perturbações. / This work discusses techniques for nonlinear predictive control applied to the control of an oil industry separation system and water treatment which comprises a three-phase separator and a battery of hydrocyclones. The three phase separator function is to promote the three phases separation of the fluid from the oil reservoir (gas, oil and water) and act as a surge tank to attenuate load disturbances. A battery of hydrocyclones is connected to the separator water output to extract the residual oil in the water which is recovered in the process. Usually, industrial separators are controlled with three SISO PI controllers, each in one of fluid phases. This control scheme, though it is quite common in industry, has as main disadvantage that it does not damp load oscillations. A scheme used by Petrobras is the PI Band controller that uses monovariable classical techniques but provides a good damping of load oscillations. As the studied process is multiavariable and has quite complex dynamics, two types of non-linear prediction models are analyzed in this work, the Hammerstein model and a simplified phenomenological model of the separator. Using these models two control systems are developed and tuned. The first one is based on the algorith PNMPC (practical multivariable predictive controller), developed in [33] and includes several features to improve the separator hydrocyclones system performance. The second one consists of a set of PI controllers tuned using a Zone MPC approach, which is simple to implement and use. Several simulations are presented to illustrate the use of the proposed controllers using a complete phenomenological model of the integrated system considering the operation in steady state and in the presence of disturbances.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas / Made available in DSpace on 2013-03-04T19:51:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304547.pdf: 1786570 bytes, checksum: 4895650404875d59c1ed23dcc8a74096 (MD5) / A Internet tem sido o meio de comunicação utilizado por muitas empresas para divulgarem seus serviços. Dessa forma a segurança de tais serviços é um assunto de grande importância e necessidade. Como os sistemas atualmente são distribuídos pela Internet, estes estão expostos a um meio extremamente hostil, onde intrusões por entidades mal intencionadas acontecem com grande frequência. Estas intrusões causam perdas e danos muitas vezes em proporções catastróficas, tanto para empresas como para a sociedade. Nesta dissertação apresentamos uma infraestrutura cuja finalidade é fornecer suporte de tolerância a intrusões (faltas maliciosas ou bizantinas) para serviços. Nossa abordagem faz uso da tecnologia de virtualização e de memória compartilhada no sentido de conseguir custos mais baixos na execução de protocolos de máquina de estado (ME) em contexto bizantino. O uso da virtualização permitiu a inserção de um componente confiável no modelo. Como esta tecnologia separa em diferentes camadas os processos que gerenciam as máquinas virtuais e a que executam as máquinas virtuais é possível a inserção de um componente que gerencie as réplicas, iniciando ou desligando estas quando necessário. Além disso, este componente confiável é responsável pela execução do serviço de acordo do protocolo, e permitiu a criação de uma arquitetura com custos reduzidos, onde as requisições de clientes podem ser executadas com um número variável de réplicas (entre f +1 e 2f+1). O trabalho discute os algoritmos, apresentam detalhes de protótipo, testes e um confronto com trabalhos relacionados na literatura, onde mostramos que foi obtida uma redução do número de servidores necessários, assim como reduzimos o número de réplicas necessárias para a execução do serviço replicado. / The Internet has been a means of communication of daily basis for many companies share their service. Presently, the security of such services is a matter of great importance and necessity. These systems are now distributed over the Internet and they are exposed to an extremely hostile environment, where intrusions by malicious entities occur with great frequency. These intrusions cause damages, often catastrophic, both for companies and for society. This work presents an infrastructure based in virtualization which provides support to intrusion tolerance (Byzantine or malicious faults) to services. The introduced approach makes extensive use of virtualization technology and shared memory in order to reduce costs in the execution of state machine (ME) protocols in the Byzantine context. The use of virtualization technology allowed the insertion of a trusted component that in the model. As this technology separates into different layers, processes that manage the virtual machines and process that execute virtual machines, it is possible to insert a component that manages the replicas, starting or turning off these when necessary. In addition, this reliable component is responsible for the execution of agreement service, and allowed the creation of an architecture with reduced costs, where the customer requests can be performed with a variable number of replicas (between f+1 and 2f + 1). This work discusses the algorithms, presents details of a prototype, tests and a comparison with related work in the literature.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas / Made available in DSpace on 2013-06-25T18:35:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 310277.pdf: 2584549 bytes, checksum: 72556c6a6fda9b394ba7d7e84bef3628 (MD5) / Neste trabalho é proposta uma abordagem de comunicação para controlar a probabilidade de envio dos nodos IEEE 802.15.4 visando a fusão de dados paralela em uma rede de sensores sem fio. O objetivo é ajustar o número de mensagens enviadas pelos sensores estabelecendo uma solução de compromisso entre reduzir o tráfego de mensagens e garantir que, em média, um número suficiente de mensagens alcance o centro de fusão de dados. Este número de mensagens deve garantir que o centro de fusão execute seu algoritmo com um determinado grau de confiabilidade. Técnicas convencionais como Dempster-Shafer ou Filtro de Kalman são exemplos de técnicas de fusão de dados que podem ser utilizadas em conjunto com esta abordagem. Para validar a proposta, uma solução de hardware e software foi desenvolvida, a fim de se obter um melhor desempenho energético, e permitir alcançar os objetivos. Os experimentos revelaram que o algoritmo proposto consegue elevar o tempo de vida da rede com a economia de energia alcançada. Os resultados obtidos mostraram a efetividade da proposta, principalmente para monitoramento em ambientes com informações redundantes, uma vez que mais nodos conseguem economizar energia. / In this research work is proposed a novel communication approach to control the sending probability of the IEEE 802.15.4 nodes to achieve parallel data fusion inWireless Sensor Networks. This approach aims at adjusting the number of sent messages by the sensor nodes, establishing a tradeoff between the number of sent messages and the quality of data fusion. The number of messages received by the fusion center must guarantee a determined degree of reliability. Conventional data fusion techniques, such as Demspter-Shafer or Kalmann Filter, can be employed using the proposed approach. A prototype was implemented and experimental results show the effectiveness of this proposal.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:20:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313378.pdf: 967313 bytes, checksum: 012ab6f0cbb1ad0adcf9ee8e7b0f6036 (MD5) / Sistemas computacionais de tempo real são identificados como aqueles sistemas computacionais submetidos a requisitos de natureza temporal. Nestes sistemas, os resultados devem estar corretos não somente do ponto de vista lógico, mas também devem ser gerados no momento correto. Em tais sistemas, quando existe o compartilhamento de recursos, a sincronização de tarefas no acesso a estes é fundamental para garantir tanto a exclusão mútua, quanto a limitação no tempo de espera (evitando inversões de prioridade descontroladas), visto que isto pode induzir as tarefas a gerarem seus resultados em momentos incorretos (perda de deadlines ou não atendimento de algum requisito temporal). O não atendimento de um requisito temporal pode resultar em consequências catastróficas tanto no sentido econômico quanto em vidas humanas, dependendo do tipo de sistema. Para sincronização em multiprocessadores, alguns protocolos para escalonamento particionado foram propostos, como o Multiprocessor Priority Ceiling Protocol (MPCP), Flexible Multiprocessor Locking Protocol (FMLP) e o Multiprocessor Stack Resource Policy (MSRP). Neste contexto, esta dissertação de mestrado propõe duas variações para o protocolo MPCP, com as devidas análises de escalonabilidade e fatores de bloqueios associados. No entanto, ambas as variações podem ser encaradas também como variações do FMLP, dependendo do ponto de vista, pois abrangem características comuns a ambos os protocolos. Tais variações são o MPCP não preemptivo e MPCP com enfileiramento FIFO. Esta dissertação também apresenta comparações empíricas entre as propostas apresentadas e os protocolos existentes. Como resultados gerais, as propostas apresentadas se mostraram competitivas tanto em escalonabilidade quanto em overhead de implementação. O MPCP com enfileiramento FIFO se posicionou muito bem em sua versão baseada em suspensão. O MPCP não preemptivo, em sua versão baseada em spin obteve resultados muito próximos ao FMLP short. Do ponto de vista prático, as variações propostas facilitam a utilização em sistemas reais, quando comparadas com as propostas originais.<br> / Abstract : Real-time computational systems are identified as those systems subjected requirements of temporal nature. In these systems, the results should be correct not only from logical point of view, but also must be generated at the right time. In such systems, when there is resource sharing, tasks synchronization on access to these resources is essential to ensure both mutual exclusion and limitation of the waiting time (avoiding uncontrolled priority inversion), as this may induce the tasks to generate their results at wrong times (miss of deadlines or not meet a time requirement). A failure to meet a time requirement can result in catastrophic consequences both in the economic sense and in human lives, depending on the type of the system. For synchronization in multiprocessors, some protocols have been proposed for partitioned scheduling, as the Multiprocessor Priority Ceiling Protocol (MPCP), Flexible Multiprocessor Locking Protocol (FMLP) and Multiprocessor Stack Resource Policy (MSRP). In this context, this dissertation proposes two changes to the MPCP protocol, with appropriate schedulability analysis and blocking factors associated. However, both variants can also be viewed as variations of FMLP, depending on the point of view, because they cover features common to both protocols. Such variations are the nonpreemptive MPCP and the MPCP with FIFO queuing. This dissertation also presents empirical comparisons between the previously mentioned well-known protocols and the proposed variations. As general results, the proposals have showed to be competitive in both schedulability and implementation overhead. The MPCP with FIFO queuing was positioned very well in the suspension-based version. The nonpreemptive MPCP, in his spin-based version obtained results very close to the FMLP short. From a practical standpoint, the proposed changes facilitate the implementation in real systems, when compared to the original proposals.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:45:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314563.pdf: 5821032 bytes, checksum: e96fdfa50f4d0b61ef69d8d1b1d28822 (MD5) / Neste trabalho apresenta-se um estudo técnico-teórico relativo ao controle de força em atuadores hidráulicos. Consideram-se dois casos principais de aplicação: o controle de força sobre meios estáticos e o controle de força sobre meios dinâmicos. O objetivo geral do trabalho é de projetar um controlador que seja capaz de controlar a força aplicada sobre um meio específico. Algumas pesquisas propõem a inclusão de um acoplamento flexível entre o atuador e o meio com o intuito de isolar as dinâmicas de ambos e obter, assim, uma saída de força mais estável e robusta. Para conseguir tal complacência com elementos unicamente hidráulicos, propõe-se a diminuição do módulo de compressibilidade efetivo do fluido hidráulico através da utilização de mangueiras de alta expansão volumétrica ou de acumuladores a fim de reproduzir o mesmo efeito elástico obtido com molas mecânicas. Em vista de não ter-se encontrado referências bibliográficas específicas que auxiliem na seleção de tais acoplamentos para a realização do controle de força, o presente trabalho estabelece as metodologias para o cálculo e seleção dos mesmos. Os resultados conseguidos em simulação mostram as vantagens e a aplicabilidade de tais procedimentos. Comparativamente, o controle de força é mais complexo do que o controle de posição, devido ao último ser independente da dinâmica do meio, fato que não acontece no caso da força. Dada a complexidade do controle de força, diferentes técnicas que propõem soluções factíveis, são encontradas na literatura. A diferença entre elas baseia-se na complexidade teórica e na aplicabilidade prática que possuem. Uma técnica de controle eficiente é aquela simples de ser desenvolvida e que produza as respostas esperadas. Para o caso da presente dissertação, optou-se pela técnica fundamentada na Teoria de Realimentação Quantitativa (Quantitative Feedback Theory - QFT). Esta técnica apresenta algumas vantagens em relação a outras. O fato de trabalhar no domínio da frequência possibilita ao projetista realizar uma análise mais ampla do problema, propondo soluções simples e eficazes. A inclusão das incertezas paramétricas dentro da análise quantitativa em frequência permite desenvolver controladores robustos, com ganhos fixos e de baixa ordem; as quais, por sua vez, conseguem atender as especificações de desempenho e robustez.<br> / Abstract : This master thesis presents a technical and theoretical study on force control in hydraulic actuators. Two main cases of application are considered: force control of control static environments and force control of dynamic environments. The aim of this work is to design a controller that is capable of controlling the force applied to a specific environment. Some researches advise the inclusion of a flexible coupling between the actuator and the environment in order to isolate both dynamic and thus obtain a more stable and robust force output. To achieve such compliance with only hydraulic elements, this work proposes the reduction of the effective bulk modulus of the hydraulic fluid using high volumetric expansion houses or accumulators in order to reproduce the same elastic effect obtainable with mechanical springs. Since not bibliographical references were found to assist in the selection of such couplings for the force control, this work provides the methodologies for the calculation and selection of them. The results achieved in simulation show the advantages and applicability of these procedures. Comparatively, the force control is more complex than the position control, because the latter is independent of the dynamics of the environment, which was not the case of the force. Due to the complexity of the force control, various techniques proposing feasible solutions are found in the literature. The difference between them is based on theoretical complexity and their practical applicability. An efficient control technique is the one that can be developed more easily and produce the expected answers. In the case of this dissertation, the technique based on Quantitative Feedback Theory (QFT) was selected. This technique has some advantages over others. Since it works in the frequency domain, allows the designer to make a broader analysis of the problem and propose simple and effective solution. The inclusion of parametric uncertainties in the quantitative frequency analysis allows to develop robust controllers with fixed gain and low-order, which, in turn, can meet the performance specifications and robustness.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:52:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314311.pdf: 675294 bytes, checksum: 4f4a5c9fb7d567a0d9359a1006d7e819 (MD5) / As redes par a par (peer-to-peer, P2P) formam uma arquitetura de sistemas distribuídos que apresenta características de escalabilidade, abertura e dinamismo. Essas redes P2P foram inicialmente popularizadas por aplicações de compartilhamento de arquivos, porém hoje suas características as tornaram a base para construção de aplicações que necessitam de larga escala. Apesar das vantagens das redes P2P, sua grande abertura e dinamismo trazem algumas dificuldades para a construção de certos tipos de aplicações. Entre os principais desafios estão a dificuldade em manter a consistência das informações com a possibilidade de entrada e saída de nós durante a execução e a necessidade de tolerar a participação de nós maliciosos que tem por objetivo corromper o sistema e impedir seu funcionamento. Esses desafios fizeram com que a maioria das aplicações sobre P2P sejam aplicações de armazenamento de informações que sofrem pouca ou nenhuma alteração durante a execução e que são autoverificáveis, isto é, é possível identificar modificações maliciosas ou acidentais pela análise do próprio conteúdo. Dentro desse contexto, a proposta desta dissertação é a especificação de uma infraestrutura para a construção de aplicações arbitrárias, por meio de uma abstração de memória distribuída compartilhada, que tolere a participação de um número de nós maliciosos. A ideia central consiste em aplicar técnicas de Replicação Máquina de Estados (RME) sobre a rede P2P. No entanto, RME apresenta problemas de escala pois o número de mensagens trocadas para coordenar as réplicas é de ordem quadrática. Assim sendo, a proposta é dividir a rede P2P em conjuntos de nós com tamanho limitado, denominados de segmentos, de forma a garantir o desempenho dos protocolos RME. Segmentos são dinâmicos, ou seja, podem aumentar ou diminuir à medida que nós entram e saem do sistema, porém a infraestrutura garante, por meio da união ou divisão de segmentos, que o tamanho permanece dentro dos limites estabelecidos. O sistema foi elaborado como uma pilha de camadas com funcionalidades descritas na forma de operações e propriedades. As operações da segmentação foram implementadas por algoritmos em pseudocódigo, cujo funcionamento correto foi demonstrado em provas de lemas e teoremas. Uma análise crítica dos algoritmos esclareceu limitações e levantou os custos dos mesmos. A fim de demonstrar a expressividade da infraestrutura proposta, um espaço de tuplas foi construído utilizando as operações implementadas.<br> / Abstract : Peer-to-peer (P2P) networks form a distributed system architecture that feature good scalability, openness and dynamism. Such networks were first made popular by file-sharing applications, although nowadays these features bacame the basis for the construction of applications that require scalability. Even though P2P networks have some advantages, their openness and dynamism give raise to some difficulties in the construction of certain types of application. Among the most important challenges are the trouble to maintain consistency in face of constant nodes joining and leaving the system, and the need to tolerate the participation of malicious nodes whose purpose is to disrupt the system and to prevent its functioning. These challenges forced that most applications on P2P are storage applications where data is seldom changed and is self-verifying, i.e. it is possible to detect either malicious or accidental modifications by checking the data itself. Within this context, our proposal in this dissertation is the specification of an infrastruture for the construction of arbitrary applications, by means of a shared memory abstraction, that tolerates the participation of a certain number of malicious nodes. The central idea consists of leveraging State Machine Replication (SMR) techniques on top of P2P networks. The problem is SMR has scalability issues as the number of messages exchanged ikn replica coordination is quadratic. Given that, aor proposal is to split the P2P network in sets of limited size, called segments, in a way to ensure the SMR protocolos perform well. Segments are dynamic, i.e. they can grow or shrink as nodes join or leave the system, but the infrastruture guarantees, either by merging or splitting segments, that their size keeps within established limits. The system was designed as a stack of layers whose functionality is defined by a set of operations and its properties. The operations of the segmentation layer were implemented by distributed algorithms written in pseudocode. The correct operation of these algorithms was shown by theorem proofs. Furthermore, a critical analysis of these algorithms clarified limitations and assessed their costs. In order to demonstrate the expressiveness of the proposed infrastructure, a tuple space was built using the implemented operations.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:37:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 316862.pdf: 4394654 bytes, checksum: bdb0cb2f62a279225434e07d464e4ad3 (MD5) / Tubulações metálicas são comumente utilizadas na indústria petroquímica para o transporte de produtos, matérias-primas e fluidos de processo. Estas tubulações estão sujeitas a avarias, inclusive decorrentes da própria interação com o material transportado, como ocorre no caso da corrosão interna. Devido à alta importância das tubulações metálicas e à consequente demanda da monitoração da sua integridade, novos métodos de inspeção geométrica interna têm sido desenvolvidos. Na categoria de métodos ópticos, foi desenvolvido um sensor por triangulação cônica a laser no LABMETRO-EMC-UFSC capaz de medir o perfil geométrico de uma secção de tubo a cada aplicação. Esta dissertação tem o objetivo de fornecer subsídios para que se possa utilizar este sensor em uma completa solução de perfilometria de tubos de refinarias de petróleo e de exploração sujeitos à corrosão interna, respeitadas as características do sensor e uma estrutura mecânica predefinida. Para possibilitar a medição do perfil geométrico de uma região completa formada por secções contíguas, foi desenvolvido um sistema de aquisição e disponibilização de imagens, através de hardware e software embarcados no novo perfilômetro, além de uma biblioteca de gerenciamento da câmera utilizada no sensor óptico. A integração destas ferramentas com o sensor e outros componentes do perfilômetro possibilitou o desenvolvimento de um protótipo capaz de adquirir a geometria interna de uma região de um tubo na forma de uma nuvem de pontos cilíndrica. Para realizar a leitura dos perfis geométricos inspecionados de forma inovadora e poderosa, foi desenvolvido um sistema de visualização e análise de nuvens de pontos utilizando técnicas de realidade virtual. O uso conjunto destas ferramentas permitiu a correta aplicação do perfilômetro baseado no sensor óptico por triangulação cônica a laser na inspeção de tubos de exploração de gás severamente danificados por corrosão interna. Portanto, esta dissertação demonstra a adequabilidade da tecnologia apresentada na inspeção geométrica de tubos na indústria de petróleo e gás.<br> / Abstract : Metal pipes are commonly used in the petrochemical industry to transport goods, raw materials and process fluids. These pipes are subject to damage, including those arisen from its interaction with the transported material, as it is the case of internal corrosion. Due to the high importance of metal pipes and the consequent demand of the monitoring of their integrity, new internal geometry inspection methods have been developed. With regard to the optical category, LABMETRO-EMC-UFSC has developed an optical sensor which uses laser conical triangulation and is capable of measuring the geometric profile of one pipe section per application. The objective of this study is to provide support for the implementation of this sensor into a complete profilometry solution, given the characteristics of the sensor and a default mechanical structure. This profilometer is used to assess the geometric inspection of pipes employed at oil refineries and exploration sites, for these pipes are subject to internal corrosion. To enable the measurement of the geometric profile of a full region formed by contiguous sections, this study has developed a system that acquires images through embedded hardware and software in the new profilometer. These images are made available through a management library used for the camera of the optical sensor. The integration of these tools with the sensor and the other profilometer components has enabled the development of a prototype which is able to acquire the internal geometry of the region of a pipe in the form of a cylindrical cloud of points. In order to read the acquired geometric profiles in an innovative and powerful manner, a virtual reality system has been developed for visualization and analysis of the clouds of points. The combined use of these tools has allowed the correct application of the profilometer based on the use of laser conical triangulation sensor. Ultimately, this thesis demonstrates the capability of the laser profilometer to geometrically inspect corroded pipes in the oil and gas industry.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:46:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013Bitstream added on 2014-09-24T20:22:23Z : No. of bitstreams: 1 318649.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / As Redes Veiculares Ad hoc (VANETs) são redes dinâmicas, não estruturadas, auto-organizáveis, com características assíncronas e distribuídas, cujo principal objetivo é oferecer suporte de comunicação às aplicações dos Sistemas Inteligentes de Transporte (ITS). Porém, a grande mobilidade dos veículos, o severo ambiente de comunicação e problemas na escalabilidade destas redes tornaram seu uso em aplicações ITS um grande desafio. Nos últimos anos, a demanda dos sistemas ITS por informações sobre o tráfego nas vias tem crescido, porém são escassas as propostas que visam gerenciar a comuni-cação entre os nodos das VANETs, de modo que estas redes possam vir a ser utilizadas por estes sistemas. Nesta tese propõe-se um sistema de gerenciamento de agrupamentos em redes veiculares - SIGA. O principal objetivo do SIGA é viabilizar a coleta dos dados individuais dos veículos que estejam trafegando sobre as pistas, permitindo seu uso em aplicações ITS para o controle e gerenciamento do tráfego urbano. Entre as principais contribuições desta tese estão: uma solução para a organizar hierarquicamente os nodos das VANETs através da formação de agrupamentos virtuais e uma solução para detecção confiável de vizinhos baseada nos mecanismos de tolerância a falhas. O sistema SIGA não só acrescenta melhorias as atuais propostas para comunicação em VANETs, mas apresenta uma nova abordagem para o tratamento dos principais problemas destas redes, que são os frequentes atrasos e perdas de mensagens. Com isso, a comunicação entre os nodos das VANETs torna-se mais robusta e a coleta de dados para as aplicações ITS mais eficaz. O SIGA é avaliado através de experimentos simulados, nos quais os fenômenos que mais afetam a comunicação em VANETs estão presentes, tais como a variação de densidade do tráfego, mobilidade veicular realista, interferência de dispositivos de controle de tráfego e disputas de acesso ao canal. Os resultados obtidos demonstram que o SIGA atinge seus objetivos e proporciona não só melhorias na robustez e eficácia da comunicação em VANETs, mas informações precisas sobre o tráfego nas vias <br>