Este trabalho propõe uma metodologia para o prognóstico de sistemas com base em série temporal de parâmetro indicativo da condição do equipamento. A série temporal é dividida em diferentes cenários candidatos de acordo com a modificação de variáveis exógenas que representam condições ambientais externas ao sistema. A cada cenário válido é associado um modelo de progressão específico construído em um ciclo iterativo que segue uma abordagem de análise de séries temporais estocásticas do tipo ARIMA (Autoregressive Integrated Moving Average Process). O modelo utilizado para fins de prognóstico é determinado pela combinação de modelo de progressão do cenário mais atual com o modelo associado ao cenário passado mais similar ao atual. No contexto de prognóstico econômico realiza-se uma comparação com vias a ilustrar equivalência entre a classe de modelos ARIMA utilizada com modelo polinomial disponível na literatura, aplicando-se estas metodologias no problema de previsão do índice Dow Jones. A viabilidade da abordagem proposta, em se tratando de prognóstico de equipamento, é demonstrada através da predição de um índice de degradação para motor de corrente contínua (C.C.), onde os dados simulados são gerados a partir de um benchmark que representa o sistema de acionamento da máquina (C.C.).

The main problem evaluated in this manuscript is the stabilization of periodic orbits of non-linear dynamical systems by use of feedback control. The goal of the control methods proposed in this work is to achieve a stable periodic oscillation. These control methods are applied to systems that present unstable periodic orbits in the state space, and the latter are the orbits to be stabilized. The methods proposed here are such that the resulting stable oscillation is obtained with low control effort, and the control signal is designed to converge to zero when the trajectory tends to the stabilized orbit. Local stability of the periodic orbits is analyzed by studying the stability of some linear time-periodic systems, using the Floquet stability theory. These linear systems are obtained by linearizing the trajectories in the vicinity of the periodic orbits. The control methods used for stabilization of periodic orbits here are the proportional feedback control, the delayed feedback control and the prediction-based feedback control. These methods are applied to discrete and continuous-time systems with the necessary modifications. The main contributions of the thesis are related to these methods, proposing an alternative control gain design, a new control law and related results.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000412872-Texto+Completo-0.pdf: 5822459 bytes, checksum: 92433e5505b06d2b251a2d0c943d8652 (MD5) Previous issue date: 2009 / Nowadays, the major part of electronic devices uses synchronous circuits controlled by a global clock signal. This signal establishes the exact moment the data should be captured by the registers synchronizing the system's operations. Meanwhile, this type of circuits can cause a series of problems as for example, very high noise sensibility and electromagnetic emission degree that can a ect peripheral circuits. In this context, asynchronous circuits have been proposed as an interesting alternative able to provide circuits intrinsically more robust to noise. Though, asynchronous circuits are not used in large scale, due to their high design's complexity and furthermore to the lack of CAD tools able to deal with all design's steps and involves changing most of the designers' mentality. The proposed work aims at comparing the reliability of synchronous and asynchronous systems generated according to the desynchronization approach proposed in 2004. This technique represents a simple solution able to develop asynchronous circuits based on the synchronous circuit's design ow. It is important to note that the proposed approach can be implemented using commercial CAD tools. Finally, in order to evaluate the technique proposed in this work, various fault injection campaigns have been performed applying irradiated and conduced electromagnetic interference (EMI) according to IEC 62. 132-2 and IEC 61. 004-29 norms, respectively. Indeed, a test platform has been developed by the SiSC Laboratory of the Catholic University of Rio Grande do Sul. This platform is composed of a 6-layers SMD board containing several FPGAs and control logic, two di erent versions of the DLX microprocessor mapped on a FPGA and an application software loaded into the BRAM memory. The analysis of the obtained results demonstrates that the proposed technique is able to e ciently generate asynchronous circuits that are certainly more robust and reliable when exposed to EMI than the synchronous ones. / Atualmente, grande parte dos equipamentos eletrônicos utilizam circuitos síncronos que são controlados por um sinal de relógio (clock ) global. Este sinal estabelece o exato momento em que os registradores devem capturar os dados e assim, sincroniza as operações do sistema. Contudo, este tipo de circuito pode apresentar uma série de problemas como, por exemplo, grande sensibilidade ao ruído, além de apresentar altos índices de emissão eletromagnética e por conseguinte, afetar outros circuitos vizinhos com este tipo de ruído. Neste contexto, os circuitos assíncronos surgem como uma alternativa extremamente viável e interessante no que diz respeito ao projeto de sistemas intrinsicamente mais robustos ao ruído. Entretanto, o uso de circuitos assíncronos em larga escala é nitidamente limitado pela maior complexidade de projeto e principalmente pela inexistência de ferramentas CAD capazes de darem suporte a todas as fases de desenvolvimento dos mesmos e a necessidade de mudança de paradigmas por parte dos projetistas. Assim, o presente trabalho tem como principal objetivo comparar sistemas síncronos com assíncronos gerados a partir de uma dada técnica de dessincronização de forma a estabelecer a robustez associada a cada um dos circuitos. Esta técnica de dessincronização, desenvolvida em 2004 representa uma grande referência na área de projeto de circuitos assíncronos. Ela é baseada no uxo de projeto de circuitos síncronos e representa uma solução bastante simples, capaz de gerar circuitos assíncronos a partir de descrições síncronas. Além disso, esta técnica pode ser implementada através do uso de ferramentas de CAD convencionais já existentes no mercado. Finalmente, para validar a técnica de dessincronização acima mencionada, foram realizados vários experimentos de injeção de falhas através do uso de interferência eletromagn ética (EMI) irradiada e conduzida de acordo com as normas IEC 62. 132-2 e IEC 61. 004-29. A plataforma de ensaios utilizada foi projetada e desenvolvida pela equipe do Laboratório SiSC (Sistemas, Sinais e Computação) da PUCRS. Sobre esta plataforma, uma placa SMD com seis camadas contendo vários FPGAs e lógica de controle, duas versões distintas do processador (softcore) DLX foram mapeadas em FPGA e o programa aplicativo carregado em memória BRAM. A análise dos resultados obtidos durante os experimentos de injeção de falhas indica que a técnica proposta é capaz de gerar e cientemente circuitos assíncronos e que estes, quando expostos a EMI, são sem dúvida mais robustos do que os circuitos síncronos.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000433276-Texto+Completo-0.pdf: 19761233 bytes, checksum: ae3d3981f10d3a7c7e8d6e45d188364c (MD5) Previous issue date: 2011 / Nowadays, electronic systems (System-on-Chip -SoC) are becoming more and morepopular, with reduced costs and high performance. For this reason, it is mandatory that such systems become more reliable and robust than ever. Most of the SOCs currently adopted make use of the asynchronous paradigm, which is based on a global clock signal to synchronize the whole system. However, this architecture presents serious problems related to the electromagnetic compatibility (EMC), namely, high electromagnetic emission level and reduced susceptibility. In this context, asynchronous circuits represent an interesting altemative, capable to solve or at least minimize the above mentioned problems. Such condition is observed because asynchronous circuits tend to become intrinsically more robust to electromagnetic interference. The most important drawback of asynchronous circuits is that designers are not prepared for this change of paradigm as well to the lack of CAD tools to develop this type of circuit. In this scenario, the present work proposes a new methodology to increase the robustness of asynchronous circuits when exposed to electromagnetic interference (EMI). This goal is attained by increasing progressively the delay ofthe controllogic of the handshaking circuits between stages of an asynchronous pipeline circuit. This work concludes by presenting experiments aiming to validate the proposal. In these experiments, conducted electromagnetic interference is applied to the power supply lines of different versions of the circuit adopted as the case-study. Such noise is generated according to the intemational standard IEC 61000-4-29, which defines roles for generating voltage dips, short interruptions and voltage variations on the DC power port of electronic systems and integrated circuits. / Atualmente, sistemas eletrônicos embarcados (System-on-Chip -SoC) são cada vez mais populares, com custos cada vez menores e performance cada vez mais elevada usados em aplicações críticas. Por esta razão, é necessário que estes sistemas sejam extremamente confiáveis e robustos. Observa-se que a grande maioria dos SoCs utilizados atualmente faz uso do paradigma síncrono, o qual se baseia em um sinal de relógio global para sincronizar todo o circuito. Porém, é importante salientar que essa arquitetura apresenta sérios problemas relacionados à compatibilidade eletromagnética(Electromagnetic Compatibility - EMC), tanto no que tange à emissão quanto à susceptibilidade. Neste contexto, circuitos assíncronos representam uma alternativa extremamente viável capaz de aminizar e até mesmo solucionar tais problemas de EMC, pois circuitos assíncronos tendem intrinsecamente a serem mais robustos ao ruído magnético. A grande dificuldade frente ao paradigma assíncrono esta fundamentada ao fato de que projetistas não estão preparados para essa mudança de paradigma bem como uma carência de ferramentas de CAD voltadas para o desenvolvimento deste tipo de circuito no mercado. Assim, esta dissertação de mestrado visa propor uma metodologia de projeto de circuitos assíncronos que correlacione o tipo de ruído eletromagnético existente no meio onde o circuito será operado com a confiabilidade esperada para o mesmo. Basicamente, este objetivo é alcançado através do aumento progressivo dos atrasos da lógica de controle dos circuitos de hamdshaking entre estágios de um circuito pipeline assíncronos. Ao final, este trabalho apresenta resultados de experimentos práticos realizados para validar a metodologia proposta através da injeção de ruído conduzido nas linhas de alimentação (Power Supply Disturbances - PSD) de diferentes versões do circuitos assíncrono adotado como estudo-de-caso. Os experimentos práticos foram realizados de acordo com o Standard internacional IEC 61. 00-4-29, que define parâmetros para a geração de ruído nas linhas de alimentação de circuitos e sistemas eletrônicos integrados.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000427903-Texto+Completo-0.pdf: 145951 bytes, checksum: 25c3a345abd5cb93a9f65fefaf947924 (MD5) Previous issue date: 2010 / The synthesis and application of new organic materials, nanostructured, for the development of technology based in organic devices have received much interest in the scientific community. In recent years entered in the market the first polymeric electronics products (organic semiconductor materials), among them there are the electrochromic devices, which are called smart windows, by controlling the passage of light or heat through a closed environment, like an ordinary window. The main functional aspects of electrochromic devices for use in architectural and automotive industry are to control the passage of light and temperature for thermal and visual comfort. These devices can be flexible and very thin, and do not contain heavy metals. The devices are formed by layers of organic material deposited in various architectures. In this work, the electrodeposition from organic materials in the case Polyaniline, which provides stability in the optical and electrical parameters, were used to develop prototypes of organic electrochromic devices. These materials were characterizated by: absorption spectroscopy ultraviolet-visible (UV-Vis), optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), measurement of thickness and electrical measurements. The objective of this work was the development of electrochromic transmission devices (ETD) that have the Poly (3,4- ethylenedioxythiophene), PEDOT, as the working electrode and vanadium pentoxide, V2O5, as counter-electrode. The proposed architecture uses the electrolyte, LiClO4/PC/PMMA, to separate the counter-electrode, PANI/V2O5, of the PEDOT electrode. The results obtained with optical and electrical characterization revealed that the ETD demonstrated a change in optical absorption when subjected to a voltage difference, and a decrease of three orders of magnitude in electrical resistivity. These results demonstrated the feasibility for the construction of electrochromic devices that have the PEDOT as an electrode surface and PANI/ V2O5 as counter-electrode surface. / A síntese e a aplicação de novos materiais orgânicos, nanoestruturados, para o desenvolvimento de tecnologia em dispositivos orgânicos tem despertado grande interesse na comunidade científica. Atualmente encontram-se no mercado os primeiros produtos eletrônicos poliméricos (materiais orgânicos semicondutores), entre esses há os dispositivos eletrocrômicos, os quais são chamados de janelas inteligentes. Os principais aspectos funcionais de dispositivos eletrocrômicos para aplicação na indústria arquitetônica e automotiva são o controle da passagem de luz e de temperatura para o conforto térmico e visual. Podem ser flexíveis e muito finos, além de não conter metais pesados. Os dispositivos orgânicos são formados por camadas de materiais orgânicos depositados em diversas arquiteturas. Neste trabalho, a partir dos materiais orgânicos eletrodepositados, no caso Polianilina, PANI, que apresenta estabilidade nos parâmetros ópticos e elétricos, desenvolveram-se protótipos de dispositivos orgânicos eletrocrômicos. As técnicas utilizadas na caracterização desses materiais foram: espectroscopia de absorção ultravioleta-visível (UV-Vis), microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), medida de espessura e medidas elétricas. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de dispositivos orgânicos eletrocrômicos de transmissão (DETs) que apresentem o Poli(3,4-etilenodioxitiofeno), PEDOT, como eletrodo de trabalho e o Pentóxido de Vanádio, V2O5, como contra-eletrodo. A arquitetura proposta neste trabalho utiliza o eletrólito de LiClO4/PC/PMMA para separar o contra-eletrodo de PANI/V2O5 do eletrodo de PEDOT.A análise dos resultados obtidos com a caracterização óptica e elétrica revelaram que o DET apresentou mudança na absorção óptica, quando submetidos a diferença de potencial, e um decréscimo de três ordens de grandeza na resistividade elétrica. Estes resultados demonstraram a viabilidade para a confecção de dispositivos eletrocrômicos que apresentam o PEDOT como eletrodo de superfície e o PANI/V2O5 como contra-eletrodo de superfície.

É notável o crescente número de usuários de dispositivos móveis que se beneficiam das tecnologias embarcadas nos atuais laptops, handhelds e smartphones, os quais possuem conexão wireless, Bluetooth, infravermelho entre outras tecnologias de comunicação. A crescente disponibilidade de dispositivos móveis com tecnologias de comunicação sem fio tem possibilitado que uma nova modalidade de ensino e aprendizagem - o Mobile Learning - seja implantada em vários níveis escolares. Mobile Learning ou m-Learning é definida como uma aprendizagem que acontece através de dispositivos móveis como Telefones Celulares, Personal Digital Assistants - PDAs, Laptops ou Tablet PCs. Por apresentarem constante inovação tecnológica e redução de preço, os alunos estão adquirindo estes novos dispositivos e utilizando-os como apoio às suas atividades acadêmicas. Muitas informações úteis aos alunos estão disponíveis na web. Tais informações encontram-se formatadas para visualização apenas em desktop e ocasionam falha nos browsers dos dispositivos móveis que tentam acessá-las. Para evitar essas falhas criam-se versões reduzidas de portais, em diferentes Uniform Resource Locator - URLs , e utilizam-se scripts que redirecionam os usuários para as versões de portais mais adequadas ao dispositivos utilizados. Este trabalho de pesquisa objetiva a apresentação de regras práticas para apresentação de páginas web a partir de uma única URL. Essas páginas se ajustam ao dispositivo que o usuário tem em mãos (desktop, notebook, handheld, ou telefone celular), sem a necessidade de um script de redirecionamento, de forma a otimizar a manutenção de dados e eliminar redundâncias ou inconsistências de informações.

As pesquisas e aplicações de microondas de alta potência (HPM - "High Power Microwaves") têm se desenvolvido grandemente nas últimas décadas. Uma aplicação útil, tanto na área militar com na área civil, é a utilização de sinais de microondas de alta potência para danificar sistemas eletrônicos. Atualmente a microeletrônica está maciçamente presente na vida das pessoas em geral, dessa forma, um armamento destinado a inutilizar sistemas eletrônicos pode auxiliar as operações policiais, seja para imobilizar um veículo em fuga, para subtrair a capacidade de comunicação de um grupo criminoso ou inutilizar aparelhos celulares presentes no interior de presídios. Dentre as fontes capazes de gerar sinais de microondas de alta potência, a que apresenta maiores atrativos é o vircator. As principais vantagens do vircator são sua simplicidade de construção, sua capacidade de operar com níveis elevados de potência e o fato de ser compacto. Sua principal desvantagem é sua baixa eficiência de conversão de potência DC para potência de RF. No decorrer das pesquisas com o vircator diversas configurações foram desenvolvidas, sendo que as de maior interesse atual são as coaxiais e a configuração com dois feixes em contra fluxo. Com essas configurações atingiram-se rendimentos da ordem de 10%. Neste trabalho é explorada a configuração que opera com dois feixes em contra fluxo. Desenvolve-se um modelo teórico para a configuração com dois feixes e partindo-se desse modelo propõe-se uma metodologia para especificar um vircator. Com base na potência e freqüência do sinal de saída, a metodologia especifica as dimensões geométricas e os parâmetros eletrodinâmicos de operação do dispositivo. Utiliza-se também uma ferramenta de simulação, o código Karat, sendo que a contribuição dada pela metodologia é a redução da quantidade de simulações necessárias para se obter uma configuração de vircator satisfatória, uma vez que o modelo teórico direciona os parâmetros que devem ser modificados na busca de um melhor desempenho. Verificou-se que a configuração com dois feixes em contra fluxo é de fato uma configuração com grande potencial de aplicação, apresentando rendimentos da ordem de 30%, valor bastante significativo que supera os resultados apresentados em publicações recentes.

Este trabalho é voltado para o estudo teórico e a implementação de um sistema que combina tecnologia de microondas e tecnologia fotônica. O estudo é feito a partir de um circuito para geração de sinais de rádio freqüência baseado em componentes optoeletrônicos conhecido como Oscilador de Microondas Optoeletrônico, OMOP. São apresentadas as características e funções de cada componente do OMOP e os conceitos fundamentais sobre efeito eletro-óptico, modulação e moduladores. Faz-se uma discussão sobre o OMOP baseada nas características de saída do modulador Mach Zenhder e que levam a obtenção de expressões para o espectro de potência e ruído de fase do oscilador. Partindo de uma configuração previamente apresentada na literatura, introduziu-se uma importante modificação na malha de realimentação, e foi gerado um sinal com múltiplas componentes até o limite de 3 GHz. O espaçamento ajustável permite obter múltiplas componentes separadas de 22 MHz, 70 MHz e 74 MHz após seleção apropriada do tempo de atraso na malha de realimentação. A caracterização do circuito fotônico forneceu amplitude do sinal de saída da ordem de -20 dBm, largura de linha menor que 30 kHz e ruído de fase de -94 dBc/Hz para desvio de 1 MHz. Investigando a sensibilidade do oscilador com a tensão de polarização do modulador foi confirmada a característica, previamente observada, de sintonia fina da freqüência de saída do oscilador. Adicionalmente observou-se que é possível sintonizar a freqüência de saída pelo ajuste fino da potência de saída do laser utilizado. Esse fato, sem ter sido mencionado anteriormente na literatura, abre a possibilidade para um esquema inovador de modulação com aplicações em sistemas de comunicações. Os resultados obtidos são discutidos e sugestões para trabalhos futuros são apresentadas no fim.

Existe uma demanda crescente na indústria aeronáutica por redes de comunicação baseadas em barramentos bidirecionais e capazes de lidar com um maior volume de tráfego produzido pelos modernos sistemas aviônicos, para substituir os padrões antigos, a exemplo do ARINC 429. Estas novas redes devem oferecer confiabilidade e segurança compatíveis com sistemas embarcados distintos, com níveis de criticalidade diferentes, e em grande integração. Por outro lado, há uma preocupação das autoridades certificadoras de aviação em definir normas aplicáveis à integração dessas tecnologias em desenvolvimento aos novos projetos. Neste trabalho, a evolução destas tecnologias é brevemente apresentada e são discutidas as principais características de alguns padrões industriais para redes recentemente disponíveis no mercado: FlexRay, TTP/C, ARINC 629 e AFDX. Esta discussão é orientada por critérios que estão relacionados a segurança e desempenho, conforme as considerações da AC 20-156, publicada pelo FAA em 2006. Desenvolve-se uma análise de risco funcional, e são discutidas algumas hipóteses de falha. São também apresentados conceitos de determinismo e influência do overhead sobre protocolos de comunicação.

Este trabalho apresenta a proposta e o estudo de um novo sistema de comunicação, denominado "QFM" pelo autor, em resposta a um esforço no sentido de viabilizar a transmissão de dois sinais modulados em freqüência, num único canal, conservando-se mesma banda. Trata-se de um sistema hábil em transmitir dois sinais independentes, contendo modulação em freqüência, mantendo-se inalterada a largura de faixa que o sistema FM mono-mensagem convencional ocuparia. A abordagem apresentada é predominantemente funcional, embora sejam quantificados certos parâmetros e índices de qualidade. São feitas inúmeras análises especulativas sobre o novo sistema, e análises comparativas ao FM. Apresenta-se em apêndices revisão formal das modulações angular e linear, com ênfase na multiplexação com portadoras em quadratura (QAM), por serem estes assuntos amplamente explorados. A nova técnica está alicerçada no estudo das características de quadratura do sinal FM, tanto quanto em análises morfológicas dos termos que o constituem. Especial enfoque é dado ao domínio do tempo. São apresentados diagramas de blocos do transmissor e do receptor QFM, bem como a explicação detalhada de cada etapa. Apresenta-se, também, o programa simulador QFM (simulação digital), com alguns casos analisados. Por fim, são apresentadas conclusões contendo apreciações, críticas, aplicações e sugestões ao novo sistema.