O problema de balanceamento de linhas de produção e designação de trabalhadores é uma extensão do problema simples de balanceamento de linhas onde os tempos de execução de tarefas são dependentes dos trabalhadores. Este problema tem sua motivação prática oriunda de linhas de produção com trabalhadores com deficiência. Nesta tese de doutorado estudamos duas extensões para o problema: a primeira layouts de linhas com estações em paralelo, enquanto que a segunda possibilita o uso de múltiplas linhas. As extensões fora aplicadas tanto ao problema básico quanto para o problema de rotação de tarefas. Apresentamos formulações matemáticas e métodos exatos e heurísticos para todos os casos. Teste computacionais em instâncias da literatura e novas instâncias e uma análise detalhada dos resultados são apresentados. / The assembly line worker assignment and balancing problems is an extension of the simple assembly line balancing problem in which the task execution times depend on the assigned workers. This problem draws its practical motivation from assembly lines with workers with disabilities. In this doctoral thesis, we study two extensions for this problem: the first one allows layouts with parallel workstations, while the second one allows multiple parallel lines. These extensions were applied for the base problem as well as the job rotation problem. We present mathematical formulations and exact and heuristic methods for all cases. Computational tests in instances from literature and new instances and detailed analysis of the results are presented.

Este trabalho apresenta um mecanismo alternativo para suspensões veiculares traseiras, com mobilidade igual a três, de arquitetura paralela e assimétrico, com três cadeias cinemáticas ativas distintas. O mecanismo é capaz de variar simultaneamente os ângulos de cambagem e de esterçamento das rodas traseiras do veículo, além de atuar sobre a rolagem da massa suspensa. Aplicando-se métodos de síntese de mecanismos paralelos, obtiveram-se topologias de mecanismos de suspensão com estrutura cinemática paralela e, por meio de um critério sistemático, selecionou-se uma estrutura cinemática que atendeu aos três movimentos independentes no espaço tridimensional, desejados para o mecanismo. Um modelo cinemático e outro cinetoestático foram desenvolvidos para verificar a adequação do mecanismo à aplicação veicular. Três análises são apresentadas para avaliar o potencial do mecanismo paralelo sintetizado em aplicações veiculares: análise de desempenho, análise de viabilidade e análise cinemática. Na análise de desempenho, constatou-se que, a atuação do mecanismo sobre os ângulos de cambagem e de esterçamento das rodas traseiras, bem como a atuação sobre a rolagem da massa suspensa trazem benefícios sobre o comportamento dinâmico do veículo, quando comparado com o desempenho dinâmico de um veículo com suspensão convencional. Por meio da análise de viabilidade, determinou-se o curso, a velocidade, a força e a potência demandada pelo sistema de atuação, onde se observou que a atuação do mecanismo pode ser obtida a partir de atuadores comerciais. Nas análises de desempenho e viabilidade o comportamento dinâmico do veículo foi simulado em três manobras distintas: curva de raio constante em regime permanente, dupla mudança de faixa e manobra do anzol (fishhook), empregando uma cosimulação entre os programas CarSim e MATLAB/SIMULINK. Pela análise cinemática, percebeu-se que não há configurações singulares dentro do espaço de trabalho especificado para o mecanismo. O espaço de trabalho disponível atende ao especificado para a aplicação proposta do mecanismo e os erros que os ângulos de cambagem e de esterçamento possam apresentar, devido à imprecisão no posicionamento dos atuadores ou às tolerâncias inerentes ao processo de fabricação das peças do mecanismo, não comprometem os ganhos no comportamento dinâmico que o veículo com o mecanismo proposto apresentou nas simulações da análise de desempenho. / This work introduces an alternative three-degree-of-freedom mechanism for automotive rear suspensions, capable to adjust simultaneously the camber, toe and roll angles. Topologically, the mechanism is parallel and asymmetric with three distinct active kinematic chains. The mechanism is able to adjust the camber, toe and roll angles simultaneously. After applying the methods to perform synthesis of mechanisms, the architecture candidates were ranked in accordance with some proposed indices. Two mathematical models are developed: the kinematic and kinetostatic ones. In order to evaluate how promising this mechanism is, three analyses are conducted: a performance analysis, a feasibility analysis and a kinematic analysis. The obtained results have shown the capability of the mechanism actuation to improve vehicle handling performance, when compared to a car equipped with a conventional suspension system. Moreover, the mechanism feasibility analysis has shown that the actuators stroke, velocity and force can be obtained by using standard hydraulic or eletromechanical actuators. The evaluation was based on three maneuvers: a steady-state cornering, a fishhook and a double lane change. Regarding to the kinematic analysis, three considerations were made. First, there is not singular configuration inside the workspace. Second, the available workspace can attend the camber and rear steer angles stroke. Third, the vehicle dynamic behavior is not affected by the errors due to the manufacturing tolerance and actuators position inaccuracy.

Orientador: Guido Costa Souza de Araújo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:52:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baixo_AndreOliveiraLoureirodo_M.pdf: 1756118 bytes, checksum: 00900e9463b55e1800da080419da53c7 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A utilização máxima dos núcleos de arquiteturas multi-processadas é fundamental para permitir uma utilização completa do paralelismo disponível em processadores modernos. A fim de obter desempenho escalável, técnicas de paralelização requerem um ajuste cuidadoso de: (a) mecanismo arquitetural para especulação; (b) ambiente de execução; e (c) transformações baseadas em software. Mecanismos de hardware e software já foram propostos para tratar esse problema. Estes mecanismos, ou requerem alterações profundas (e arriscadas) nos protocolos de coerência de cache, ou exibem uma baixa escalabilidade de desempenho para uma gama de aplicações. Trabalhos recentes em técnicas de paralelização baseadas em DOPIPE (como DSWP) sugerem que a combinação de versionamento de dados baseado em paginação com especulação em software pode resultar em bons ganhos de desempenho. Embora uma solução apenas em software pareça atrativa do ponto de vista da indústria, essa não utiliza todo o potencial da microarquitetura para detectar e explorar paralelismo. A adição de tags às caches para habilitar o versionamento de dados, conforme recentemente anunciado pela indústria, pode permitir uma melhor exploração de paralelismo no nível da microarquitetura. Neste trabalho, é apresentado um modelo de execução que permite tanto a especulação baseada em DOPIPE, como as técnicas de paralelização especulativas tradicionais. Este modelo é baseado em uma simples abordagem com tags de cache para o versionamento de dados, que interage naturalmente com protocolos de coerência de cache tradicionais, não necessitando que estes sejam alterados. Resultados experimentais, utilizando benchmarks SPEC e PARSEC, revelam um ganho de desempenho geométrico médio de 21.6× para nove programas sequenciais em uma máquina simulada de 24 núcleos, demonstrando uma melhora na escalabilidade quando comparada a uma abordagem apenas em software / Abstract: Maximal utilization of cores in multicore architectures is key to realize the potential performance available from modern microprocessors. In order to achieve scalable performance, parallelization techniques rely on carefully tunning speculative architecture support, runtime environment and software-based transformations. Hardware and software mechanisms have already been proposed to address this problem. They either require deep (and risky) changes on the existing hardware and cache coherence protocols, or exhibit poor performance scalability for a range of applications. Recent work on DOPIPE-based parallelization techniques (e.g. DSWP) has suggested that the combination of page-based data versioning with software speculation can result in good speed-ups. Although a softwareonly solution seems very attractive from an industry point-of-view, it does not enable the whole potential of the microarchitecture in detecting and exploiting parallelism. The addition of cache tags as an enabler for data versioning, as recently announced in the industry, could allow a better exploitation of parallelism at the microarchitecture level. In this paper we present an execution model that supports both DOPIPE-based speculation and traditional speculative parallelization techniques. It is based on a simple cache tagging approach for data versioning, which integrates smoothly with typical cache coherence protocols, and does not require any changes to them. Experimental results, using SPEC and PARSEC benchmarks, reveal a geometric mean speedup of 21.6x for nine sequential programs in a 24-core simulated CMP, while demonstrate improved scalability when compared to a software-only approach / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Orientador : Celso Pascoli Bottura / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-01T16:06:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barreto_Gilmar_D.pdf: 3708607 bytes, checksum: 3b4291314b6c8041286e4a776d5c99f6 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este estudo primeiramente investiga fundamentos teóricos para análise, desenvolvimento e implementação de algoritmos para modelagem de dados de sistemas dinâmicos e de séries temporais multivariáveis no espaço de estado, através de métodos de subespaço. Tem como segundo objetivo o desenvolvimento e implementação de algoritmos para modelagem computacional distribuída e paralela destes tipos de dados multivariados. A modelagem computacional de dados no espaço de estado é apresentada, comentada e avaliada sobre "benchmarks ". Desta forma esperamos viabilizar uma metodologia original e eficiente que contribuirá de forma direta para a modelagem de sistemas multivariáveis e de formas direta e ou indireta para o controle de sistemas multivariáveis. / Abstract: This study investigates firstly theoretical foundations in analysis, development and implementation of algorithms for state space modelling of time series and dynamic systems data. The second objective is the development and implementation of parallel and distributed computational modelling algorithms for such types of multivariate data. State space computational data modelling is presented, commented upon and evaluated against benchmarks. This procedure leads to the expectation of assured feasibility of an original and efficient methodology that will contribute in a direct way to multivariable systems modelling and, both in direct and indirect ways, to the control of multivariable systems. / Doutorado

Orientador : Celso Pascoli Bottura / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-02T15:44:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FonsecaNeto_JoaoVianada_D.pdf: 7728376 bytes, checksum: 17601f25107a5461f9795f00c25fb18e (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Apresenta-se nesta tese uma proposta para alocação de auto estruturas em sistemas dinâmicos lineares multivariáveis por realimentação de estado que tem por base o projeto do regulador linear quadrático (RLQ), otimização multiobjetivo, computação evolutiva e programação paralela. O problema da alocação de autoestruturas é formulado em termos de projetos RLQ e de um método de desigualdades no intuito de colocar a formulação proposta como de problema de otimização multiobjetivo. Este problema é solucionado através do desenvolvimento de algoritmo genético paralelo dedicado à busca das matrizes de ponderação do projeto RLQ. Estratégias de busca são formuladas e elementos de inteligência computacional são utilizados para modelá-Ias e implementá-Ias em uma unidade de decisão lógica que interage com o otimizador genético / Abstract: In this thesis a proposal for eigenstructure placement for multivariable linear dynamic systems by state feedback based on the linear quadratic regulator (LQR), multiobjective optimization, evolutionary computation and parallel programming is presented. The eigenstructure placement problem is formulated based on LQR designs and on an inequality method to conceive a multiobjective optimization problem for the proposed formulation. The solution to this problem is obtained via the development of a parallel genetic algorithm dedicated to the search of LQR design's weighting matrices. Search strategies are formulated and elements of computational intelligence are used to model them and their implementations are made on a logical decision unit that interacts with the GA-optimizer / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Marco Aurélio Amaral Henriques / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T14:25:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HuertaYero_EduardoJavier_D.pdf: 2542631 bytes, checksum: c80e6ec9e2f0c2c08ea46f6ccd078d4b (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Este trabalho estuda a possibilidade de aproveitar o poder de processamento agregado dos computadores conectados pela Internet para resolver problemas de grande porte. O trabalho apresenta um estudo do problema tanto do ponto de vista teórico quanto prático. Desde o ponto de vista teórico estudam-se as características das aplicações paralelas que podem tirar proveito de um ambiente computacional com um grande número de computadores heterogêneos fracamente acoplados. Desde o ponto de vista prático estudam-se os problemas fundamentais a serem resolvidos para se construir um computador paralelo virtual com estas características e propõem-se soluções para alguns dos mais importantes como balanceamento de carga e tolerância a falhas. Os resultados obtidos indicam que é possível construir um computador paralelo virtual robusto, escalável e tolerante a falhas e obter bons resultados na execução de aplicações com alta razão computação/comunicação / Abstract: This thesis explores the possibility of using the aggregated processing power of computers connected by the Internet to solve large problems. The issue is studied both from the theoretical and practical point of views. From the theoretical perspective this work studies the characteristics that parallel applications should have to be able to exploit an environment with a large, weakly connected set of computers. From the practical perspective the thesis indicates the fundamental problems to be solved in order to construct a large parallel virtual computer, and proposes solutions to some of the most important of them, such as load balancing and fault tolerance. The results obtained so far indicate that it is possible to construct a robust, scalable and fault tolerant parallel virtual computer and use it to execute applications with high computing/communication ratio / Doutorado / Engenharia de Computação / Doutor em Engenharia Elétrica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This Thesis deals with the analysis, design and implementation of a flexible arrangement of static converters for grid connected Wind Energy Conversion Systems (WECS). The main features of the proposed flexible arrangement are: (i) expanded reactive power capability limits, (ii) high efficiency mainly under low wind conditions where the active power is reduced, and (iii) low current harmonic content. The proposed arrangement has several operation modes and this Thesis proposes a methodology for selecting the redundant operation modes. This methodology estimates the lifetime of the power semiconductors in order to increase the system reliability of the wind energy conversion system. Furthermore, this Thesis proposes a hybrid modulation strategy for voltage fed converters with multiple parallel magnetically coupled legs. The proposed hybrid modulation strategy combines the benefits of space vector, such as switching sequences flexibility and the simplicity of the modulation based on the geometric approach. As a result, it is possible to obtain multilevel equivalent voltages, as well as the equal sharing among the converter leg currents. In addition, the virtual vector concept is used which leads to the determination of the voltage limits required to impose the equal sharing among the leg currents and to avoid the saturation of the coupled inductor. Experimental results are presented to support the developed analysis demonstrating the performance of the proposed flexible arrangement of converters and the proposed modulation technique. / Esta Tese trata da análise, projeto e implementação de um arranjo flexível de conversores estáticos para sistemas de conversão de energia eólica conectados à rede. As principais características do arranjo flexível proposto são: (i) expansão dos limites de capabilidade de potência reativa, (ii) alta eficiência, principalmente para condições de baixa velocidade do vento em que a potência ativa é reduzida, (iii) baixo conteúdo harmônico das correntes de saída. O arranjo flexível de conversores possui diversos modos de operação e esta Tese propõe uma metodologia para selecionar os modos de operação redundantes. Dessa forma, o método proposto estima a vida útil dos dispositivos semicondutores de potência a fim de aumentar a confiabilidade do sistema de conversão de energia eólica. Além disso, é proposta uma estratégia de modulação híbrida para conversores estáticos de potência com múltiplas pernas em paralelo acopladas magneticamente. A modulação híbrida proposta traz os benefícios da abordagem vetorial, tais como flexibilidade de escolha de sequências de comutação combinados com abordagem geométrica cuja principal vantagem é a simplicidade de implementação. Como resultado, é possível a obtenção de tensões equivalentes com múltiplos níveis, bem como o equilíbrio das correntes entre as pernas adjacentes do conversor. Para isso, é utilizado o conceito de vetores virtuais, que permitem estabelecer os limites para síntese de tensão a fim de impor o equilíbrio das correntes e evitar a saturação do indutor acoplado. Resultados experimentais são apresentados para validar e demonstrar o bom desempenho do arranjo flexível de conversores e das técnicas de modulação propostas.

There are basically two approaches to attempt to improve performance of the algorithms: (i) the hardware-based and (ii) the software-based. The approaches based on software, that before were based on sequences algorithms, could not extract the hardware resources available. To solve this problem the parallel algorithms arose. Parallel algorithms tend to do their jobs more quickly due to their ability to distribute their workload by the available multi-core processors. In the search for the processing improvement the GPU started to be used in general purpose computing, and changed from a simple graphics processor to a parallel coprocessor capable of simultaneously performing thousands of operations. NVIDIA to popularize the GPU use in general purpose computing launched the CUDA which allows developers to parallelize their solutions more intuitively. But it is not an easy task to parallelize in order to improve resources utilization and reduce the processing time. Thus, as the literature offers no suitable mechanism, this paper proposes a method for analysis of parallel algorithms that can help the process of analysis and refactoring code built in CUDA programming platform and what can generate faster, more efficient algorithms in the consumption of hardware resources. / Existem basicamente duas abordagens para tentativas de melhoria de desempenho dos algoritmos: (i) as baseadas em hardware e (ii) as baseadas em software. As baseadas em software que antes se apoiavam em algoritmos sequenciais não conseguiam extrair os recursos de hardware oferecidos. Para solucionar o problema, surgiram os algoritmos paralelos. Algoritmos paralelos tendem a executar suas tarefas mais rapidamente devido à capacidade de distribuir sua carga de trabalho pelos múltiplos núcleos de processadores disponíveis. Na busca pela melhoria de processamento, as GPUs passaram a ser utilizadas na computação de propósito geral e passaram de um simples processador gráfico para um coprocessador paralelo, capaz de executar milhares de operações simultaneamente. A NVIDIA, para popularizar o uso da GPU na computação de propósito geral lançou a CUDA, que permite aos desenvolvedores paralelizar suas soluções de forma mais intuitiva. Porém, a tarefa de paralelizar de forma a aperfeiçoar a utilização de recursos e reduzir o tempo de processamento não é uma tarefa fácil. O estado da arte não apresenta um mecanismo de análise de desempenho adequado, dessa forma, este trabalho propõe um método para análise de algoritmos paralelos que possam auxiliar o processo de análise e refatoração de códigos construídos na plataforma de programação CUDA podendo assim, gerar algoritmos mais rápidos e eficientes no consumo de recursos de hardware.

El filtrado de imágenes es una tarea fundamental para la mayoría de los sistemas de visión por computador cuando las imágenes se usan para análisis automático o, incluso, para inspección humana. De hecho, la presencia de ruido en una imagen puede ser un grave impedimento para las sucesivas tareas de procesamiento de imágenes como, por ejemplo, la detección de bordes o el reconocimiento de patrones u objetos y, por lo tanto, el ruido debe ser reducido. Del mismo modo, el aumento de la resolución y el tamaño de las imágenes nos conduce a requerimientos computacionales más altos, los cuales hemos de intentar rebajar sobre todo para aplicaciones en tiempo real o similares. En los últimos años el interés por utilizar imágenes en color se ha visto incrementado de forma significativa en una gran variedad de aplicaciones. Es por esto que el filtrado de imágenes en color se ha convertido en un área de investigación interesante. Se ha observado ampliamente que las imágenes en color deben ser procesadas teniendo en cuenta la correlación existente entre los distintos canales de color de la imagen. En este sentido, la solución probablemente más conocida y estudiada es el enfoque vectorial. Las primeras soluciones que proponen técnicas de filtrado vectorial, son las conocidas técnicas del filtro de mediana vectorial (VMF) o el filtro direccional vectorial (VDF). Desafortunadamente, estas técnicas no se adaptan a las características locales de la imagen, lo que implica que habitualmente los bordes y detalles de las imágenes se emborronan y pierden calidad. A fin de solventar este problema, se han propuesto recientemente varios filtros vectoriales adaptativos, entre los que destacan las técnicas de peer group. En los últimos años ha aparecido la teoría de los denominados conjuntos fuzzy, borrosos o difusos (lógica, métricas y topologías), que se ha demostrado es una herramienta adecuada para el filtrado de imágenes. En la presente Tesis Doctoral las metas principales son: (i) el es / Camarena Estruch, JG. (2009). Aplicació de mètriques fuzzy en la millora computacional d'algorismes de filtratge d'imatges en color [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4339

[pt] Esta tese tem como principal objetivo o estudo do comportamento cinemático de um simulador de movimentos de 6 (seis) graus de liberdade, utilizando um novo conceito de análise computacional.Inicialmente, foi apresentado um software comercial, Working Model 3D, que teve seu desempenho matemático validado comparando-se seus resultados computacionais com os de outro software comercial, conhecido como Matlab.Foi introduzido, então, o conceito de mecanismos paralelos. Analisou-se, primeiramente, o mecanismo paralelo planar com três juntas rotacionais, conhecido como 3RRR. Foram feitas as análises cinemáticas e os estudos de algumas singularidades, apresentando-se ainda algumas recomendações para futuros trabalhos. O estudo do mecanismo paralelo usado em aplicações como simuladores de movimentos foi também apresentado, através da análise plataforma Stewart- Gough. A exeqüibilidade deste novo conceito de análise cinemática foi comprovada através de diversas simulações, incluindo o acoplamento de um objeto, representado por um chassi veicular, na plataforma. / [en] This thesis presents the kinematic behavior of a motion simulator with six degrees of freedom,using a new computational analysis approach. A well-known simulation software with proven performance, Matlab, is used to validate another software environment, Working Model 3D, which is used to develop and study kinematic models of parallel mechanisms.Planar mechanism using three rotational joints, 3RRR, are studied through kinematic analysis and some singularity studies are developed, which resulted in some suggestions for future analysis and studies. Also, an introductory study of spatial-parallel mechanisms is presented regarding motion simulators with six degrees of freedom through simulation studies of Stewart-Gough platform. The feasibility of this new kinematic analysis was proven by means of several simulations, including the coupling of a vehicular chassis in the platform modeling.