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 2014-08-06T17:39:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325189.pdf: 3161692 bytes, checksum: d354a87b228c53578f114b0ee9c06e6a (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesta tese, é tratado do problema de estimação em Sistemas de Controle Via Rede sem fio. Um dos principais desafios em redes sem fio é a perda de pacote induzida pela rede, pois impactará no desempenho do sistema, podendo causar a sua instabilidade. O filtro de Kalman unscented, é utilizado para tratar o problema de estimação nesta tese, em que as propriedades estatísticas de convergência do filtro de Kalman unscented são analisadas, mostrando a existência de um valor crítico para a chegada de observações em torno do qual a covariância do erro de estimação diverge. Inicialmente, as equações do filtro de Kalman unscented são redefinidas quando o sistema de controle via rede está sujeito a perdas de pacotes, logo em seguida, é apresentado o teorema que mostra a existência de um valor crítico para a taxa de chegada de pacotes, em torno da qual a covariância do erro de estimação diverge. Finalmente, o método proposto é aplicado em um sistema de teleoperação, uma vez que este tipo de sistema utiliza um rede de comunicação para interligar seus componentes, sendo assim, um exemplo de aplicação real de um sistema de controle que utiliza uma rede de comunicação para interligar seus componentes.<br> / Abstract : This thesis, the problem of estimation in a wireless networked control systems is treated. One of themain challenges in wireless networks is packet loss induced by the network as impact on system performance and may cause instability. The unscented Kalman filter, is used to treat the estimation problem in this thesis, where the statistical properties of convergence of the unscented Kalman filter are analyzed, showing the existence of a critical value for the arrival of observations around which the covariance of the estimation error diverges. Initially, the equations of the unscented Kalman filter are redefined to a networked control system with packet losses, for this system is presented the theorem that shows a critical value for the rate of packet loss, around the covariance estimation error diverge. Finally, the proposed method is applied to a teleoperation system, since this type of system uses a communication network for interconnecting components, and thus a real application example of a control system utilizing a communication network to interconnect their components.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2006 / Inclui bibliografia / A busca pelo máximo retorno sobre os ativos do processo produtivo exige instalações industriais com a máxima confiabilidade e disponibilidade para a produção. Um cenário de economia globalizada e altamente competitiva exige processos de gestão baseados na

Made available in DSpace on 2010-04-20T20:14:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1990-06-05T00:00:00Z / Trata de uma investigação, a nível gerencial, sobre os tipos de documentação usados na Ciência da Informática para documentar os sistemas computadorizados, em seus níveis. Não é objetivo deste trabalho ensinar uma técnica específica. Parte-se do pressuposto de que o leitor já conheça as técnicas citadas. Os comentários do papel da documentação de sistemas na empresa.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-23T03:18:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349539.pdf: 4571627 bytes, checksum: 40ceff0ae655ec66616e70aa7d5b36b4 (MD5) Previous issue date: 2017 / Este trabalho apresenta a implementação de uma estrutura de controle em cascata, muito utilizada em sistemas que possuem dois laços de controle com diferentes constantes de tempo e acesso ao sinal intermediário. O sistema de controle proposto é implementado em um hardware de alto desempenho, o myRIO, que possui um arranjo de portas programável em campo (FPGA) customizável e um processador que trabalha com um sistema operacional de tempo real, garantindo confiabilidade e determinismo ao sistema. Na malha interna da estrutura em cascata, é aplicado um controlador proporcional-integral (PI) implementado em FPGA e, na malha externa, é aplicado um controlador preditivo generalizado (GPC) implementado para execução no sistema operacional de tempo real do myRIO. A estrutura de controle foi desenvolvida de maneira que possa ser aplicada em diferentes sistemas monovariáveis, contudo foi escolhida uma planta de laboratório de controle de velocidade e corrente de um motor de corrente contínua como estudo de caso. Os resultados experimentais validaram a implementação em ambas as camadas. O período de amostragem que foi alcançado na implementação do PI no FPGA foi inferior a 10 µs e o período de amostragem da implementação do GPC no sistema operacional de tempo real foi de 13 ms (valor do tempo máximo observado), com período médio de execução inferior a 5 ms. / Abstract : This work presents the implementation of a cascade control structure, widely used in systems that have two control loops with different time constants and access to the intermediate signal. The proposed control system is implemented in a high performance hardware, myRIO, wich has a customizable field programmable gate array (FPGA) and a processor that works with a real-time operating system, guaranteeing reliability and determinism to the system. In the internal loop of the cascade structure, a proportional-integral controller (PI) implemented in FPGA is applied and, in the external loop, a generalized predictive controller (GPC) is implemented for execution in the real-time operating system of myRIO. The control structure was developed in a way that it can be applied to different monovariable systems, however a laboratory plant that consists of the control of speed and current of a direct current motor was used as a case study. The experimental results validated the implementation in both layers. The sampling period that was achieved in the implementation of the PI FPGA-embedded was less than 10 µs and the sampling period for GPC implementation in the real-time operating system was 13 ms (maximum observed value), with average execution period of less than 5 ms.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327707.pdf: 2171800 bytes, checksum: e65c6c87e0a6d2f8353a017a1378fd28 (MD5) Previous issue date: 2014 / Sistemas de tempo real são sistemas computacionais que respondem a eventos, os quais requerem um tempo limite máximo de resposta. O não cumprimento do tempo limite de resposta faz com que o sistema perca de maneira parcial ou total o seu valor. O patch PREEMPT-RT é o padrão de facto para Linux de tempo real, sendo utilizado tanto em pesquisas quanto na indústria. Apesar disto, são frequentes as discussões sobre as diferenças entre o Linux de tempo real e a teoria de sistemas de tempo real. Dentre os pontos de divergência, estão o método de análise e a métrica utilizada para avaliar o sistema. A principal métrica de análise do Linux de tempo real é a latência de escalonamento, principalmente no PREEMPT-RT. Apesar de eficiente, ao ponto de tornar o Linux capaz de atender requisitos temporais de diversas aplicações, este método é simplista se comparado com a teoria de sistemas de tempo real. Na teoria busca-se analiticamente comprovar que um conjunto de tarefas irá cumprir os seus deadlines, apesar das interferências e bloqueios que estas podem sofrer durante a sua execução. Este trabalho apresenta a relação entre as abstrações utilizadas no método de análise de tempo de resposta com as funções do kernel do Linux, no que diz respeito às funções que afetam temporalmente a execução das tarefas de tempo real. A partir desta relação, uma nova ferramenta de trace é apresentada. Esta ferramenta cria uma nova forma de visualizar a execução das tarefas de tempo real, que permita monitorar os eventos que afetam o comportamento temporal das tarefas, utilizando as abstrações do método de análise de tempo de resposta. A partir da utilização da ferramenta proposta foi possível, para as tarefas com um comportamento típico de tarefas de tempo real na teoria, caracterizar a execução das tarefas de tempo real no Linux e desenvolver um conjunto as equações que determinam qual a origem dos tempos de respostas.<br> / Abstract : Real-time systems are computational systems that respond to events which require a maximum response time. A failure in the attempt to satisfy the timing requirements makes system to lose partially or entirely their value. The PREEMPT-RT patch is the de facto standard for real-time Linux, being used for both industry and research. Despite this, there are frequent discussions about the differences between the real-time Linux and theory of real-time systems. Among the points of contention are the method of analysis and the metrics used to evaluate the system. The main metric for the analysis of the real-time Linux is the scheduling latency, mainly in the PREEMPT-RT. Despite efficient, at the point of being able to meet timing requirements of various real time applications on Linux, this method is simplistic if compared with the theory of real-time systems. The real-time theory tries to analytically prove that a set of tasks will meet their deadlines, despite the interference and locks it can suffer during its execution. This work presents the relationship between the abstractions used in the response time analysis and the functions of Linux kernel, with regard to the functions that affects the timing behavior of the real-time tasks. From this relationship, a new tool for trace is presented. This tool creates a new way to trace the real-time tasks, enabling the monitoring of the events that affect the timing behavior of tasks, using the abstractions used in the response time-analysis method. From the use of the proposed tool was possible, for tasks with a typical behavior of real-time tasks, to characterize the execution of real-time tasks on Linux and develop a set equations that determine the origin of the response time.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:33:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328218.pdf: 1468123 bytes, checksum: d3fd465861070343779302a303b9297d (MD5) Previous issue date: 2014 / Devido à grande rotatividade de produtos, a garantia da qualidade é um dos maiores desafios enfrentados em uma linha de produção em pequenas séries. Para superar esse problema, deve-se investir em sistemas flexíveis que possam ser adaptados para novas variedades de produtos. Utilizando como estudo de caso uma linha de montagem de placas de circuito impresso em pequenas séries, foi constatado que o principal problema para a garantia da qualidade é a identificação correta da origem dos defeitos observados durante a etapa de inspeção na linha de produção, visto que a relação entre causa e defeito é muito complexa e possui um alto grau de incerteza. Essa dissertação utiliza como proposta de solução a integração das técnicas de redes bayesianas e sistema multiagente, apresentando como resultado um sistema que possibilita a melhoria na qualidade do diagnóstico de defeitos encontrados na linha de produção utilizada como estudo de caso, quando comparado às soluções apresentadas anteriormente.<br> / Abstract : Due to the large product variety, the quality assurance is one of the biggest challenges in small series production (SSP). In order to solve this problem, it is required to develop flexible inspection systems, able to adapt to each new product. Using a small series printed circuit board (PCB) assembly line as a case study, it was identified that one of the main problems for the quality assurance in SSP is the correct identification of the causes of the observed faults during product inspection, knowing that the relation between cause and fault is in most cases complex and has a high degree of uncertainty. This dissertation proposes the integration of Bayesian networks and multiagent system techniques to implement an adaptive PCB fault diagnosis system. The present work shows that the resulting system leads to a higher quality of failure diagnosis on the production line when compared to previous approaches.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:37:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328200.pdf: 3381287 bytes, checksum: ba3e65ec10b7f2ea5b8df03a6daa8fd3 (MD5) Previous issue date: 2014 / O projeto de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) é um processo complexo, pois diferentes fatores devem ser considerados visando garantir tanto a confiabilidade do sistema, quanto a integridade física da aeronave. Neste contexto a técnica do Hardware-in-The-Loop (HIL) tem sido aplicada de modo a proporcionar uma plataforma de testes confiável e segura para a concepção tanto da arquitetura de software, quanto dos sistemas de controle. Nesta pesquisa um ambiente de emulação em HIL é desenvolvido de forma a proporcionar a realização de testes da arquitetura de software, sendo este baseado na aplicação da técnica dos Anytime Algorithms. Esses algoritmos são aplicados tanto isolados quanto associados aos algoritmos de controle do VANT, desta forma os benefícios da sua utilização podem ser corretamente avaliados. O ambiente HIL pode ser utilizado diretamente no Matalab/Simulink, o que facilita o desenvolvimento de diferentes estratégias de controle por meio do uso desta ferramenta.<br> / Abstract : Designing Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) is a complex process, sincedifferent engineering domains must be considered to ensure that it will flyproperly, without putting in danger the aircraft and life on the ground. Consideringthe design of the embedded computing system, the Hardware-in-The-Loop (HIL) can be applied in order to provide a test platform for both thesoftware architecture and the control algorithms. In this work a HIL structureis created to test the software architecture, which is based in the applicationof Anytime Algorithms. Such algorithms are used isolated and associatedwith the UAV control algorithms, so that their benefits for the project can beproperly evaluated. The developed HIL can be used directly by the Matlab/-Simulink tool, which facilitates its use since most control applications aredeveloped in such tool.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:04:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329106.pdf: 3542248 bytes, checksum: 47518e991c406ff6b22307f9700567a2 (MD5) Previous issue date: 2014 / A Internet é conhecida por agregar os mais diversos sistemas computacionais, que variam desde a arquitetura de máquina, sistemas operacionais até aplicativos finais de usuários. Além disso, nos últimos anos existe uma demanda crescente na utilização desses sistemas computacionais em aplicações críticas que forneçam um serviço correto e ininterrupto sobre redes de longa distância como a Internet (WANs). Mas, estas WANs se caracterizam como redes públicas de fácil acesso. Isto torna estes ambientes suscetíveis a um conjunto de problemas que colocam em risco a integridade destes serviços críticos quando disponíveis nestas redes. São problemas de segurança, com ataques aos mesmos tentando explorar possíveis vulnerabilidades das implementações destes serviços. São também problemas de confiabilidade devido ao uso continuo e concorrente nestes ambientes abertos.Nesta tese, fizemos um estudo visando encontrar soluções que melhorassem as condições de segurança e confiabilidade destes serviços, usando tecnologias como Web Services e Virtualização aliadas a conceitos e soluções algorítmicas próprios de Sistemas Distribuídos. As nossas soluções desenvolvidas para estes problemas tiveram como motivação as aplicações práticas das mesmas, mas sem deixar de lado aspectos conceituais importantes de Sistemas Distribuídos. Com base nestes objetivos, introduzimos um modelo híbrido de tolerância a intrusões e faltas que provoca a separação de faltas bizantinas e de crash. As faltas bizantinas são tratadas a nível local usando a virtualização. As faltas de crash que envolvem menores custos são tratadas a nível de sistema distribuídos.<br> / Abstract : The Internet is known to add all kinds of computer systems, ranging from machine architecture, operating systems, end user applications. Moreover, the last years there is an increasing demand on the use of these computing systems in critical applications that provide a correct and uninterrupted service on long distance networks such as the Internet (WAN). However, these WANs are characterized as public networks for easy access. This makes these environments susceptible to a set of problems, which put at risk the integrity of these critical services when available in these networks. They are security issues with the same attacks attempting to exploit potential vulnerabilities of these services implementations. Also are reliability problems due to continuous use and concurrent in these open environments. In this thesis, we did a study to finding solutions that improve the safety and reliability of these services, using technologies such as Web Services and Virtualization concepts and combined with own algorithmic solutions Distributed Systems. Our solutions to these problems were developed as motivation the practical applications of the same, but without neglecting important conceptual aspects of Distributed Systems. Based on these goals, we introduce a hybrid model for intrusion tolerance and faults which causes the separation of Byzantine and crash faults. Byzantine faults are handled locally using virtualization. The crash faults involving lower costs are treated at the level of distributed system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-04-29T21:05:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332923.pdf: 1832257 bytes, checksum: 673e1817ab96b1a681fbcda507970e49 (MD5) Previous issue date: 2014 / O desenvolvimento das TIs trouxe diversas mudanças na maneira como o software é desenvolvido e distribuído. A computação em nuvem é um dos motivos desta mudança, que propicia a distribuição de software não mais como produto e sim como serviço. Com isso, do ponto de vista de negócios, a necessidade de reuso e integração de serviços ampliou a adesão ao SOA, que facilita a interação dos serviços entre aplicações e empresas. Como grande parte da indústria deste ramo é movimentada pelas MPMEs, uma alternativa para busca do melhor aproveitamento das oportunidades de mercado é através das alianças estratégicas. Diversas abordagens são apresentadas na literatura, uma abordagem clássica bastante comum no contexto da cadeia de suprimentos são os arranjos produtivos locais (APL). Devido aos resultados trazidos pela globalização, as TICs impuseram profundas mudanças nos paradigmas organizacionais, favorecendo o estabelecimento de novas Redes Colaborativas, que são auxiliadas pela internet. Dentre as várias redes que existem com diferentes características e desdobramentos, o Ambiente de Criação de organizações Virtuais (ACV) busca facilitar o processo de criação de Organizações Virtuais (OVs) e sua finalidade é proporcionar uma aliança temporária para aproveitar uma oportunidade de negócios. Neste contexto é necessário tratar da gestão dessa colaboração, ou seja, saber o que fazer para colaborar e como manter essa colaboração. Para apoiar essa tarefa, nesta dissertação de mestrado foi desenvolvido um modelo de gestão de uma Federação de Provedores de Serviços de Software, para as empresas trabalharem colaborativamente a fim de prover serviços de software de maior valor agregado. Este modelo apresenta a gestão da Federação em diversos processos, de modo a enquadrar todos os requisitos necessários a sua manutenção. Os processos foram classificados conforme o ciclo de vida da Federação, e suas definições e objetivos foram também descritos. Para avaliar o modelo, houve uma interação com um grupo de especialistas através de um survey, cujo feedback atesta a relevância deste trabalho e a completude do modelo.<br> / Abstract : The IT development brought several changes in the way how software is developed and distributed. The cloud computing is one of the reasons of it by supporting the software distribution not as a product anymore, but as a service. In this way, at the business point of view, the need of software reuse and integration has increased the SOA adoption, which supports service interaction between applications and enterprises. Since most of the industry in this area is moved by SMEs, an alternative in order to better take the business opportunities is through strategic alliances. Several approaches are presented in the literature, a classical one very usual in the supply chain context are local productive arrangements. Due to the results brought by the globalization, the ICTs have imposed deeply changes into the organizational paradigms, it beneficiates the establishment of new Collaborative Networks, which is supported by the internet. Among various existent networks with distinct characteristics and endeavors, the Virtual Breeding Environment (VBE) seeks to assist the process of creation of Virtual Organizations (VOs) and your purpose is to provide a temporary alliance in order to take advantage of a business opportunity. In this regard it is necessary to deal with the management of collaboration, in other words, to know what to do to collaborate and how to maintain it. In order to support it, in this master?s thesis it was developed a model of management of a Federation of Software Service Providers, so that the enterprises work collaboratively to provide software service with higher value. This model presents the management of the Federation into processes, in a way to fit all the requirements needed to its maintenance. The processes were classified according to the Federation?s lifecycle, and its definitions and purposes were also described. To evaluate the model, there was an interaction with an expert group through a survey, whose feedback certifies the relevance of this work and the completeness of the model.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-08T04:10:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334103.pdf: 474482 bytes, checksum: e8c8770f10b59df4df1e70854aa60a94 (MD5) Previous issue date: 2015 / A computação embarcada requer crescente vazão sob baixa potência. Ela requer um aumento de eficiência energética quando se executam programas de crescente complexidade. Muitos sistemas embarcados são também sistemas de tempo real, cuja correção temporal precisa ser garantida através de análise de escalonabilidade, a qual costuma assumir que o WCET de uma tarefa é conhecido em tempo de projeto. Como resultado da crescente complexidade do software, uma quantidade significativa de energia é gasta ao se prover instruções através da hierarquia de memória. Como a cache de instruções consome cerca de 40% da energia gasta em um processador embarcado e afeta a energia consumida em memória principal, ela se torna um relevante alvo para otimização. Entretanto, como ela afeta substancialmente o WCET, o comportamento da cache precisa ser restrito via  cache locking ou previsto via análise de WCET. Para obter eficiência energética sob restrições de tempo real, é preciso estender a consciência que o compilador tem da plataforma de hardware. Entretanto, compiladores para tempo real ignoram a energia, embora determinem rapidamente limites superiores para o WCET, enquanto compiladores para sistemas embarcados estimem com precisão a energia, mas gastem muito tempo em  profiling . Por isso, esta tese propõe um método unificado para estimar a energia gasta em memória, o qual é baseado em Interpretação Abstrata, exatamente o mesmo substrato matemático usado para a análise de WCET em caches. As estimativas mostram derivadas que são tão precisas quanto as obtidas via  profiling , mas são computadas 1000 vezes mais rápido, sendo apropriadas para induzir otimização de código através de melhoria iterativa. Como  cache locking troca eficiência energética por previsibilidade, esta tese propõe uma nova otimização de código, baseada em pré-carga por software, a qual reduz a taxa de faltas de caches de instruções e, provadamente, não aumenta o WCET. A otimização proposta é comparada com o estado-da-arte em  cache locking parcial para 37 programas do  Malardalen WCET benchmark para 36 configurações de cache e duas tecnologias distintas (2664 casos de uso). Em média, para obter uma melhoria de 68% no WCET,  cache locking parcial requer 8% mais energia. Por outro lado, a pré-carga por software diminui o consumo de energia em 11% enquanto melhora em 15% o WCET, reconciliando assim eficiência energética e garantias de tempo real.<br> / Abstract : Embedded computing requires increasing throughput at low power budgets. It asks for growing energy efficiency when executing programs of rising complexity. Many embedded systems are also real-time systems, whose temporal correctness is asserted through schedulability analysis, which often assumes that the WCET of each task is known at design-time. As a result of the growing software complexity, a significant amount of energy is spent in supplying instructions through the memory hierarchy. Since an instruction cache consumes around 40% of an embedded processor s energy and affects the energy spent in main memory, it becomes a relevant optimization target. However, since it largely impacts the WCET, cache behavior must be either constrained via cache locking or predicted by WCET analysis. To achieve energy efficiency under real-time constraints, a compiler must have extended awareness of the hardware platform. However, real-time compilers ignore energy, although they quickly determine bounds for WCET, whereas embedded compilers accurately estimate energy but require time-consuming profiling. That is why this thesis proposes a unifying method to estimate memory energy consumption that is based on Abstract Interpretation, the very same mathematical framework employed for the WCET analysis of caches. The estimates exhibit derivatives that are as accurate as those obtained by profiling, but are computed 1000 times faster, being suitable for driving code optimization through iterative improvement. Since cache locking gives up energy efficiency for predictability, this thesis proposes a novel code optimization, based on software prefetching, which reduces miss rate of unlocked instruction caches and, provenly, does not increase the WCET. The proposed optimization is compared with a state-of-the-art partial cache locking technique for the 37 programs of the Malardalen WCET benchmarks under 36 cache configurations and two distinct target technologies (2664 use cases). On average, to achieve an improvement of 68% in the WCET, partial cache locking required 8% more energy. On the other hand, software prefetching decreased the energy consumption by 11% while leading to an improvement of 15% in the WCET, thereby reconciling energy efficiency and real-time guarantees.