[ES] En este trabajo se proponen técnicas de control específicas para la paralelización de inversores sin transformador conectados a red, en aplicaciones de interconexión de buses de microrredes híbridas e instalaciones fotovoltaicas de gran potencia. La paralelización de inversores presenta múltiples ventajas como la modularidad, la redundancia o la flexibilidad para ampliar la potencia de un sistema o de una instalación. En el caso de inversores fotovoltaicos centralizados, también permite la conexión/desconexión de módulos inversores conectados en paralelo permitiendo una mayor eficiencia global cuando se trabaja a bajas potencias. Sin embargo, la paralelización de inversores provoca la aparición de corrientes de circulación que pueden provocar efectos indeseables en el sistema o en la instalación. Las contribuciones que se llevan a cabo en esta tesis están todas ellas orientadas a la mejora de la operación de inversores en paralelo en las aplicaciones descritas y son las siguientes: 1) Se presenta un modelo preciso en pequeña señal de n inversores conectados en paralelo con filtro de conexión a red LCL, en el cual se tienen en consideración los términos de acoplamiento entre fases de los inductores trifásicos. 2) Se propone una técnica de control en la que se emplean n-1 lazos de regulación que controlan la componente homopolar de las corrientes e imponen un valor nulo en régimen permanente, a fin de eliminar las corrientes de circulación. 3) Se propone el uso de moduladores en espacio vectorial de tres dimensiones (3D-SVM) para implementar el control de la componente homopolar de las corrientes. 4) Se muestran resultados analíticos, de simulación y experimentales que validan el esquema de control propuesto considerando la aparición de corrientes de circulación debido a distintos factores: desbalanceo de inductancias entre las fases de un inversor y de distintos inversores, desbalanceo de potencia entre inversores y empleo de modulaciones distintas en los inversores conectados en paralelo. Los ensayos experimentales se realizan sobre un convertidor trifásico de 10 kW formado por la conexión en paralelo de dos módulos de 5 kW cada uno. 5) Se muestran resultados de simulación y experimentales de la aplicación de las técnicas de reducción de corrientes de circulación a convertidores de interconexión entre los buses de alterna y continua de microrredes híbridas. Los ensayos experimentales se particularizan a un convertidor trifásico de 7.5 kW formado por un módulo de 5 kW y otro de 2.5 kW conectados en paralelo, emulando una eventual ampliación de potencia del 50%. 6) Se lleva a cabo el estudio por simulación de un sistema fotovoltaico de 2 MW compuesto por cuatro inversores de 500 kW conectados en paralelo, demostrando que el control de las componentes homopolares de las corrientes reduce en gran medida el valor de las corrientes de circulación y mejora el desempeño de la instalación. 7) Por último, se propone una técnica de control para mejorar la eficiencia global de inversores fotovoltaicos centralizados de potencia elevada, el cual se basa en la utilización de modelos funcionales bidimensionales de eficiencia para activar/desactivar los módulos de potencia en función del punto de operación del campo fotovoltaico. / [CA] En aquest treball es proposen tècniques de control específiques per a la paral·lelització d'inversors sense transformador connectats a la xarxa, en aplicacions d'interconnexió de busos de micro-xarxes híbrides i instal·lacions fotovoltaiques de gran potència. La paral·lelització d'inversors presenta múltiples avantatges com ara són la modularitat, la redundància o la flexibilitat per ampliar la potència d'un sistema o d'una instal·lació. En el cas d'inversors fotovoltaics centralitzats, també es permet la connexió/desconnexió de mòduls inversors connectats en paral·lel permetent una major eficiència global quan es treballa a potències baixes. En canvi, la paral·lelització d'inversors provoca l'aparició de corrents de circulació que poden provocar efectes indesitjables en el sistema o en la instal·lació. Totes les contribucions que es porten a terme en aquesta tesi estan orientades a la millora de la operació de inversors en paral·lel en les aplicacions descrites i son les següents: 1)Es presenta un model precís en xicoteta senyal de n inversors connectats en paral·lel amb filtre LCL de connexió a xarxa, en el qual es tenen en consideració els termes d'acoblament entre fases dels inductors trifàsics. 2) Es proposa una tècnica de control en la que s'usen n-1 llaços de regulació que controlen la component homopolar de les corrents i imposen un valor nul en règim permanent, a la fi d'eliminar les corrents de circulació. 3) Es proposa l'ús de moduladors en espai vectorial de tres dimensions (3D SVM) per implementar el control de la component homopolar de les corrents. 4) Es mostren resultats analítics, de simulació i experimentals els quals validen l'esquema de control proposat considerant l'aparició de corrents de circulació degut a diversos factors: desbalanceig d'inductàncies entre les fases d'un inversor i de distints inversors, desbalanceig de potència entre inversors i ús de modulacions distintes en els inversors connectats en paral·lel. Els assajos experimentals es realitzen sobre un inversor trifàsic de 10 kW format per la connexió en paral·lel de dos mòduls de 5 kW cadascun. 5) Es mostren resultats de simulació i experimentals de l'aplicació de les tècniques de reducció de corrents de circulació a convertidors d'interconnexió entre els busos d'alterna i contínua de micro-xarxes híbrides. Els assajos experimentals es particularitzen a un convertidor trifàsic de 7.5 kW format per un mòdul de 5 kW i altre de 2.5 kW connectats en paral·lel, emulant una eventual ampliació de potència del 50 %. 6) Es duu a terme l'estudi per simulació d'un sistema fotovoltaic de 2 MW format per quatre inversors de 500 kW connectats en paral·lel demostrant que el control de les components homopolars de les corrents redueixen en gran mesura el valor de les corrents de circulació i millora l'acompliment de la instal·lació. 7) Per últim, es proposa una tècnica de control per a la millora de l'eficiència global d'inversors fotovoltaics centralitzats de potència elevada, el qual es basa en la utilització de models funcionals bidimensionals d'eficiència per activar/desactivar els mòduls de potència en funció del punt d'operació del camp fotovoltaic. / [EN] In this work they have been proposed specific control techniques for the parallelization of transformerless inverters connected to the grid in two specific applications: i) the interlinking converter between ac and dc bus of hybrid microgrids and ii) high power photovoltaic farms. Paralleling of inverters presents some advantages as modularity, redundancy or flexibility for increasing the power of a system or of a plant. In photovoltaic centralized inverters, the parallel inverters can be connected and disconnected in order to improve the global efficiency when the system works at low power. However, the inverters paralleling causes the appearance of circulating currents which can produce undesirable effects in the system or in the plant. The contributions that are carried out in this thesis are all of them aimed at improving the operation of parallel inverters in the described applications and they are as follows: 1) It has been presented an accurate small signal model of n parallel inverters with an LCL grid filter, in which the mutual coupling terms of the three-phase inductors has been considered. 2) It has been proposed a control technique with n-1 control loops that control the zero-sequence current component by setting a zero value in steady state, looking for eliminating the circulating currents. 3) It has been proposed the use of three-dimension space vector modulator (3D SVM) to implement the zero-sequence currents control. 4) The analytical results have been validated by means of simulation and experimental results, showing the performance of the proposed control scheme considering the appearance of circulating currents due to different factors: i) inductor imbalances between the phases of an inverter or ii) between different inverters, iii) power imbalances between inverters and iv) the use of different modulation techniques in the parallel inverters. The experimental tests have been carried out on a 10 kW three-phase converter composed by the parallel connection of two 5 kW modules. 5) They have been shown both simulation and experimental results of the application of circulating current reduction techniques to interlinking converters between the DC and the AC buses of hybrid microgrids. The experimental tests have been particularized to a 7.5 kW three-phase converter composed by a 5 kW and a 2.5 kW module connected in parallel, emulating an eventual 50 % power expansion. 6) Is has been carried out the simulation study of a 2 MW photovoltaic system composed by four 500 kW inverters connected in parallel, showing that the control of the zero-sequence currents greatly reduces the value of the circulating currents and improve the system performance. 7) Finally, it has been proposed a control technique for the improvement of the global efficiency of high power photovoltaic centralized inverters, which is based in the use of bidimensional functional efficiency models to activate/deactivate the power modules according to the operation point of the photovoltaic farm. / Liberos Mascarell, MA. (2021). Técnicas de control para la conexión en paralelo de inversores aplicadas a convertidores de interconexión entre los buses de CC y CA de microrredes híbridas e inversores fotovoltaicos centralizados de alta potencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/168190

Tesis por compendio / In this thesis, using techniques related to component-based software engineering, a variety of advanced controllers for a parallel robot of 3 degrees of freedom have been developed in a modular way. A novel and a complete application based on all of the above has been implemented as well. Initially, a state of the art is developed both in the software component development and advanced control for parallel manipulators. Subsequently, a methodology for the development of dynamic controllers is presented, as well as more advanced controllers such as adaptive or hybrid. Finally, a complete application for the rehabilitation of lower limbs is developed. Through the previous proposed methodologies, it has been able to discuss problems regarding the implementation of controllers for robotic systems, being the main contributions of the Thesis: - Development of modular controllers. Through an appropriate design of the controllers, the possibility of implementing them in a modular way, following a series of guidelines related to the development of software based on components, is exhibited. Thanks to this, all the advantages that this entails (in real use case) such as reusability, robustness, dynamism and cost are demonstrated. - Design and implementation of advanced dynamic controllers. Based on the development of modular controllers, several controllers have been designed, implemented and verified experimentally in which the dynamics of the system affects the main control loop. In addition, a novel adaptive control has been implemented, able to approximate parameters that affect the dynamics of the system (which are unknown or variants in time) dynamically. - Design and implementation of hybrid controllers. By integrating a force sensor into the robotic system, a new hybrid force / position controller has been developed. This controller allows the modification, at run time, of the position reference, by including the force sensor in the control loop. - Application of the technologies developed for the creation of a complete and new application. From the numerous controllers developed and the integration between different frameworks, an application to perform numerous rehabilitation exercises is presented. Also, by means of the frameworks integration, the application can be done in remotely in a controlled way. / En la presente Tesis se emplean técnicas de la ingeniería del software basada en componentes, con el objetivo de desarrollar controladores avanzados para un robot paralelo de 3 grados de libertad, así como crear una novedosa aplicación partiendo de todo lo anterior. Inicialmente, se realiza un estado del arte tanto en el desarrollo de componentes software como en controladores avanzados para manipuladores paralelos. Posteriormente, se presenta la metodología utilizada para el desarrollo de controladores dinámicos, así como controladores más avanzados como los adaptativos o híbridos. Finalmente, se desarrolla una aplicación completa para la rehabilitación de miembros inferiores. Mediante las anteriores metodologías propuestas, se han podido tratar problemas referentes a la implementación de controladores para sistemas robóticos, siendo las siguientes las principales aportaciones de la Tesis: - Desarrollo de controladores modulares. Mediante un apropiado diseño de los controladores, se exhibe la posibilidad de implementarlos de forma modular, siguiendo una serie de pautas relacionadas con el desarrollo de software basado en componentes. Gracias a ello, se demuestran todas las ventajas que ello conlleva (en un caso de uso real) tales como la reusabilidad, robustez, dinamismo y coste. - Diseño e implementación de controladores dinámicos avanzados. Basándose en el desarrollo de controladores modulares, se han diseñado, implementado y comprobado experimentalmente diversos controladores en los que la dinámica del sistema afecta al bucle de control principal. Además, se ha implementado un novedoso control adaptativo, capaz de aproximar parámetros que afectan a la dinámica del sistema (los cuales son desconocidos o variantes en el tiempo) de forma dinámica. - Diseño e implementación de controladores híbridos. Mediante la integración de un sensor de fuerza en el sistema robótico, se ha conseguido desarrollar un novedoso controlador híbrido fuerza/posición. Este controlador permite la modificación, en tiempo de ejecución, de la referencia de posición, mediante la inclusión del sensor de fuerza en el bucle de control. -Aplicación de las tecnologías desarrolladas para la creación de una aplicación novedosa completa. A partir de los numerosos controladores desarrollados y la integración entre diferentes frameworks, se presenta una aplicación capaz de realizar numerosos ejercicios de rehabilitación, optando a la posibilidad de realizar los mismos de una manera controlada de forma teleoperada. / En la present Tesi s'empren tècniques de l'enginyeria del software basada en components, amb l'objectiu de desenvolupar controladors avançats per a un robot paral·lel de 3 graus de llibertat, així com la creació d'una nova aplicació partint de l'anterior. Inicialment, es realitza un estat de l'art tant en el desenvolupament de components programari com a controladors avançats per a manipuladors paral·lels. Posteriorment, es presenta la metodologia utilitzada per al desenvolupament de controladors dinàmics, així com controladors més avançats com els adaptatius o híbrids. Finalment, es desenvolupa una aplicació completa per a la rehabilitació de membres inferiors. Mitjançant les anteriors metodologies proposades, s'han pogut tractar problemes referents a la implementació de controladors per a sistemes robòtics, sent les següent les principals aportacions de la Tesi: - Desenvolupament de controladors modulars. Mitjançant un apropiat disseny dels controladors, s'exhibeix la possibilitat d'implementar-de forma modular, seguint una sèrie de pautes relacionades amb el desenvolupament de software basat en components. Gràcies a això, es demostren tots els avantatges que això comporta (en un cas d'ús real) com ara la reusabilitat, robustesa, dinamisme i cost. - Disseny i implementació de controladors dinàmics avançats. Basant-se en el desenvolupament de controladors modulars, s'han dissenyat, implementat i comprovat experimentalment, diversos controladors en què la dinàmica del sistema afecta el bucle de control principal. A més, s'ha implementat un nou control adaptatiu, capaç d'aproximar paràmetres que afecten la dinàmica del sistema (els quals són desconeguts o variants en el temps) de manera dinàmica. - Disseny i implementació de controladors híbrids. Mitjançant la integració d'un sensor de força en el sistema robòtic, s'ha aconseguit desenvolupar un nou controlador híbrid força / posició. Aquest controlador permet la modificació, en temps d'execució, de la referència, mitjançant la inclusió del sensor de força en el bucle de control. - Aplicació de les tecnologies desenvolupades per a la creació d'una aplicació innovadora completa. A partir dels nombrosos controladors desenvolupats i la integració entre diferents frameworks, es presenta una aplicació capaç de realitzar nombrosos exercicis de rehabilitació, optant a la possibilitat de realitzar els mateixos d'una manera controlada de forma teleoperada. / Cazalilla Morenas, JI. (2017). Diseño e implementación de un sistema de control de robots mediante la ingeniería del software basada en componentes. Aplicación a un robot paralelo de 3DOF [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86222 / Compendio

[pt] Simuladores de movimentos são sistemas mecatrônicos que reproduzem as principais atitudes e movimentos de um veículo. Neste estudo serão analisados simuladores baseados em mecanismos com 3 e 6 graus de liberdade. No segundo caso, o mecanismo é capaz de reproduzir todos os ângulos de atitude (rolagem, arfagem e guinada) e todos os deslocamentos lineares (lateral, vertical e longitudinal) com limitações, porém com amplitude suficiente de modo a possibilitar os principais movimentos associados ao veículo. O uso de transdutores de deslocamento linear nestes mecanismos articulados introduzem elevados efeitos de inércia, além de aumentar a massa dos mesmos, diminuindo sua relação carga/peso e sua eficiência. Atualmente, o grande desenvolvimento de sensores do tipo unidade de medição inercial (IMU) aumentou a disponibilidade destes no mercado e reduziu muito seu custo. Como se trata de acelerômetros triaxiais em conjunto com girômetros também triaxiais, sensores como este podem ser usados para determinar a posição e a orientação no espaço de mecanismos com seis graus de liberdade, como a Plataforma Stewart. Neste trabalho será desenvolvida uma metodologia para modelagem da cinemática de mecanismos paralelos baseada nos derivativos de suas matrizes jacobianas. Esta metodologia é avaliada em um mecanismo paralelo plano de três graus de liberdade e em uma Plataforma Stewart. Com a metodologia de modelagem validada, é implementada uma estratégia de controle baseada no uso de um sensor tipo central inercial para o controle de posição, velocidade e aceleração destes mecanismos. Os resultados das simulações indicam a possibilidade do uso destes sensores nestes tipos de equipamentos e apontam para a necessidade de avaliar esta metodologia em testes experimentais. / [en] Movement simulators are mechatronic systems that reproduce the main attitudes and movements of a vehicle. In this study are examined simulators based on 3 and 6 degrees of freedom mechanisms. In the second case, the mechanism is able to reproduce all the attitude angles (roll, pitch and yaw) and all the linear displacements (sway, heave and surge) with limitations, but with sufficient amplitude to enable the main movements associated with the vehicle. The use of linear displacement transducers in these articulated mechanisms introduce high inertia effects and increase the mass, decreasing the load/weight ratio and efficiency. Currently, the great development of the inertial central type sensors (IMU – Inertial measurement unit) increased the availability of these transducers on market and greatly reduced cost. Since this is a conjunct of triaxial accelerometers with triaxial gyrometers, sensors such as these ones can be used to determine the position and orientation in space of mechanisms with six degrees of freedom, such as the Stewart Platform. In this work it will be developed a methodology for modeling the kinematics of parallel mechanisms based on derivatives of their jacobian matrices. This methodology is evaluated in a planar parallel mechanism of three degrees of freedom and on a Stewart Platform. With the modeling methodology validated, a control strategy based on the use of an inertial unit type sensor for controlling the position, velocity and acceleration of these mechanisms is implemented. The simulations results indicate the possibility of using these sensors in these types of equipment and point to the need to evaluate this methodology in experimental tests.

O presente trabalho trata do problema integrado de dimensionamento e sequenciamento de lotes de produção. O processo de dimensionar e sequenciar lotes de produção consiste em determinar quanto produzir de cada produto e a sequência de produção desses lotes em cada máquina a cada período a fim de atender a uma demanda prevista sob as condições e capacidades operacionais existentes. O caso estudado nesse trabalho aborda o cenário de uma empresa de grande porte da indústria de bens de consumo de higiene pessoal, um mercado bastante concorrido no qual o bom nível de serviço de atendimento e a gestão de custos mostram-se essenciais na competição pelos clientes. Nessa empresa, existe um ambiente operacional complexo, composto por máquinas distintas em paralelo com capacidade limitada de produção cujos tempos de preparação (setup) são dependentes da sequência de produção, além de uma restrição de capacidade de armazenagem dos produtos fabricados, característica não encontrada na literatura existente. Os clientes permitem que ocorram atrasos de atendimento da demanda, porém isso é extremamente indesejável. Esse tipo de problema é NP-difícil, sendo geralmente tratado na literatura por heurísticas. Nesse trabalho, elaboramos nove diferentes estratégias de resolução baseadas na heurística relax-and-fix. O objetivo é, não somente resolver um problema real complexo, como também avaliar se o modo de articionamento e a sequência de resolução dos subproblemas influencia no desempenho da heurística. Os testes computacionais foram conduzidos em instâncias geradas aleatoriamente e em casos reais. Os resultados mostraram um bom desempenho e robustez da abordagem proposta. Técnicas alternativas foram aplicadas na estratégia com os melhores resultados para potencializar seu desempenho. / This work adresses the integrated lot sizing and scheduling problem. The process of lot sizing and scheduling consists of determining how much to produce of each product and the scheduling of these lots in each machine in order to meet the demand under existing restrictions and operational capabilities. The case studied in this work describes the scenario of a big company in the industry of consumer goods for personal hygiene, a very competitive market in which the good service level for customers and the cost management show up in the competition for the clients. In this company, there is a complex operational environment, composed of distinct parallel machines with limited production capacity and sequence dependente setup times. There is also a limited finished goods storage capacity, a characteristic not found in the existing literature. Backordering is allowed but it is extremely undesirable. This problem is NP-hard and it has been treated by heuristics in the literature. In this work, we developed nine different solving strategies based on the relax-and-fix heuristics. The aim of this approach is not only to solve a complex real problem but also assess whether the form of partitioning and the sequence of solving the subproblems influences the performance of the relax-and-fix heuristics. The computational experiments were conducted on ramdomly generated instances and real problems. The results showed the good performance and the robustness of the proposed approach. Alternative techniques were applied in the strategy with the best results in the previous tests to enhance its performance.

Neste trabalho foi realizada a modelagem fenomenológica do desempenho de uma torre de resfriamento de água e de um sistema de duas torres de resfriamento em série, com temperatura de água de entrada de até 65 ºC. Verificou-se a validade do modelo através de comparação dos resultados previstos com os obtidos em ensaios em uma unidade piloto. Em seguida, através de simulação matemática, a partir do modelo desenvolvido, foi feito o estudo de diversos casos de aplicação. Estudou-se a influência das principais variáveis de operação (vazão de ar, vazão de água e temperatura de bulbo úmido) no desempenho de torres de resfriamento acopladas (em série e em paralelo) e no custo operacional. Verifica-se que a variável de maior influência é a vazão de água que circula pela torre. / This is a study about the phenomenological modeling of the performance of a water cooling tower and a system of two cooling towers in series, with water temperature input up to 65°C. The validity of model was verified by comparing the expected results with those obtained in tests on a pilot plant. After this, through a mathematical simulation, based on the model developed, several cases of application were analyzed. It was studied the influence of main operating variables (air flow, water flow and wet bulb temperature) on the performance of couples cooling towers (in series and parallel) and on operational cost. It was verified the most influential variable is the water flow rate through the tower.

Energy issues gathered strong attention over the past decade, reaching IT data processing infrastructures. Now, they need to cope with such responsibility, adjusting existing platforms to reach acceptable performance while promoting energy consumption reduction. As the de facto platform for Big Data, Apache Hadoop has evolved significantly over the last years, with more than 60 releases bringing new features. By implementing the MapReduce programming paradigm and leveraging HDFS, its distributed file system, Hadoop has become a reliable and fault tolerant middleware for parallel and distributed computing over large datasets. Nevertheless, Hadoop may struggle under certain workloads, resulting in poor performance and high energy consumption. Users increasingly demand that high performance computing solutions address sustainability and limit energy consumption. In this thesis, we introduce HDFSH, a hybrid storage mechanism for HDFS, which uses a combination of Hard Disks and Solid-State Disks to achieve higher performance while saving power in Hadoop computations. HDFSH brings, to the middleware, the best from HDs (affordable cost per GB and high storage capacity) and SSDs (high throughput and low energy consumption) in a configurable fashion, using dedicated storage zones for each storage device type. We implemented our mechanism as a block placement policy for HDFS, and assessed it over six recent releases of Hadoop with different architectural properties. Results indicate that our approach increases overall job performance while decreasing the energy consumption under most hybrid configurations evaluated. Our results also showed that, in many cases, storing only part of the data in SSDs results in significant energy savings and execution speedups / Ao longo da última década, questões energéticas atraíram forte atenção da sociedade, chegando às infraestruturas de TI para processamento de dados. Agora, essas infraestruturas devem se ajustar a essa responsabilidade, adequando plataformas existentes para alcançar desempenho aceitável enquanto promovem a redução no consumo de energia. Considerado um padrão para o processamento de Big Data, o Apache Hadoop tem evoluído significativamente ao longo dos últimos anos, com mais de 60 versões lançadas. Implementando o paradigma de programação MapReduce juntamente com o HDFS, seu sistema de arquivos distribuídos, o Hadoop tornou-se um middleware tolerante a falhas e confiável para a computação paralela e distribuída para grandes conjuntos de dados. No entanto, o Hadoop pode perder desempenho com determinadas cargas de trabalho, resultando em elevado consumo de energia. Cada vez mais, usuários exigem que a sustentabilidade e o consumo de energia controlado sejam parte intrínseca de soluções de computação de alto desempenho. Nesta tese, apresentamos o HDFSH, um sistema de armazenamento híbrido para o HDFS, que usa uma combinação de discos rígidos e discos de estado sólido para alcançar maior desempenho, promovendo economia de energia em aplicações usando Hadoop. O HDFSH traz ao middleware o melhor dos HDs (custo acessível por GB e grande capacidade de armazenamento) e SSDs (alto desempenho e baixo consumo de energia) de forma configurável, usando zonas de armazenamento dedicadas para cada dispositivo de armazenamento. Implementamos nosso mecanismo como uma política de alocação de blocos para o HDFS e o avaliamos em seis versões recentes do Hadoop com diferentes arquiteturas de software. Os resultados indicam que nossa abordagem aumenta o desempenho geral das aplicações, enquanto diminui o consumo de energia na maioria das configurações híbridas avaliadas. Os resultados também mostram que, em muitos casos, armazenar apenas uma parte dos dados em SSDs resulta em economia significativa de energia e aumento na velocidade de execução

Este trabalho de mestrado apresenta um estudo de Grades Computacionais e Simulações Distribuídas sobre a técnica MRIP. A partir deste estudo foi possível propor e implementar o protótipo de uma ferramenta para Gerenciamento de Experimento em Ambiente de Grade, denominada Grid Experiments Manager - GEM, organizada de forma modular podendo ser usada como um programa ou integrada com outro software, podendo ser expansível para vários middlewares de Grades Computacionais. Com a implementação também foi possível avaliar o desempenho de simulações sequenciais com aquelas executadas em cluster e em uma Grade Computacional de teste, sendo construído um benchmark que possibilitou repetir a mesma carga de trabalho para os sistemas sobre avaliação. Com os testes foi possível verificar um ganho alto no tempo de execução, quando comparadas as execuções sequenciais e em cluster, obteve-se eficiência em torno de 197% para simulações com tempo de execução baixo e 239% para aquelas com tempo de execução maior; na comparação das execuções em cluster e em grade, obteve-se os valores para eficiência de 98% e 105%, para simulações pequenas e grandes, respectivamente / This master\'s thesis presents a study of Grid Computing and Distributed Simulations using the MRIP approach. From this study was possible to design and implement the prototype of a tool for Management of Experiments in Grid Environment, called Grid Experiments Manager - GEM, which is organized in a modular way and can be used as a program or be integrated with another piece of software, being expansible to varius middlewares of Computational Grids. With its implementation was also possible to evaluate the performance of sequencial simulations executed in clusters and a Computational testbed Grid, also being implemented a benchmark which allowed repeat the same workload at the systems in evaluation. A high gain turnaround of the executions was infered with those results. When compared Sequential and Cluster executions, the eficiency was about of 197% for thin time of execution and 239% for those bigger in execution; when compared Cluster and Grid executions, the eficiency was about of 98% and 105% for thin and bigger simulations, repectivelly

Neste trabalho, a resposta dinâmica de um riser marítimo devido à geração e desprendimento alternado de vórtices é investigada numericamente. O riser é dividido em seções bidimensionais ao longo de seu comprimento. O Método dos Vórtices Discretos é empregado para a determinação das forças hidrodinâmicas que agem nestas seções bidimensionais. As seções hidrodinâmicas são resolvidas independentemente, e o acoplamento entre as mesmas é feito através da solução da estrutura no domínio do tempo pelo Método dos Elementos Finitos. Os resultados numéricos são comparados com resultados obtidos experimentalmente. Processamento paralelo é empregado para melhorar a performance do método. As simulações são realizadas através de uma metodologia mestre-escravo, utilizando MPI Message Passing Interface para explorar o paralelismo. A escalabilidade do algoritmo é mostrada e discutida. Este trabalho representa o desenvolvimento de um simulador que permite, efetivamente, a análise dinâmica de um riser com características e dimensões representativas das condições reais encontradas em campo, a um custo computacional factível para seu uso como uma ferramenta de engenharia. Isto é obtido por meio da técnica de processamento paralelo, aliada à solução do escoamento através de um método eficiente de CFD Método dos Vórtices Discretos e à solução da estrutura através do Método dos Elementos Finitos. / In this work the dy6namic response of a marine riser due to vortex shedding is numerically investigated. The riser is divided in two-dimensional sections along the riser length. The Discrete Vortex Method is employed for the assessment of the hydrodynamic forces acting on these two-dimensional sections. The hydrodynamic sections are solved independently, and the coupling among the sections is taken into account by the solution of the structure in the time domain by the Finite Element Method. The numerical results are compared with results obtained experimentally. Parallel processing is employed to improve the performance of the method. The simulations are carried out through a master-slave approach using MPI Message Passing Interface to exploit the parallelism. Scalability of the algorithm is shown and discussed. This work represents the development of a simulator that effectively allows the dynamic analysis of a riser with representative characteristics and dimensions of real field conditions, with a feasible computational cost for its use as an engineering tool. This is obtained by means of the parallel processing technique, together with an efficient CFD solution of the flow with de Discrete Vortex Method and the solution of the structure with the Finite Element Method.

Made available in DSpace on 2016-03-22T17:26:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Wagner Guimaraes Al-Alam.pdf: 2995290 bytes, checksum: 9902eafe02c0b5318a99f1e796dc399f (MD5) Previous issue date: 2010-01-15 / Companies working with bulk materials have appropriate locations for storage during the development of the production and storage of the final product, known as warehouses or storehouses. The values of stocks need to be periodically validated by comparing the control of receipts the and the physical situation (removal of the volume stored in the company). In this context, the calculation of physical inventory as the volume of bulk present in the warehouses is usually done manually with low credibility and prone to errors. The current audit procedures on the contents of warehouses involve inaccurate estimates, and often require emptying the warehouse. Considering the use of technologies which enable the electronic measurement of distances, angles, and automatic controls on actuators enabling mechanical movements on the supporting structures, we sought to develop a system capable of providing both computing solutions, and technology for the problem of calculation of irregular relief (products stocked in warehouses). The Automated Auditing Warehouse SisA3 intends to make this process automatic, fast and precise, without the need for emptying warehouses or having contact the products. To achieve this goal, we developed an integrated system composed of: (i) a scanner equipment, consoling the hybrid prototype of hardware and software called DigSisA3, in order to the measurement of points of relief non-uniform, formed by the products in stock, and (ii) a method for calculating the volume iCone, which combines techniques of scientific visualization, numerical interpolation points and iterative calculation of volume. The parallelization of the prototype iCone was also developed in order to satisfy the test of agility and performance of the method iCone in the audit process. The development for multiprocessor, multi-core, and distributed architectures was done over the DGM (Geometric Distributed Machine), which provides the formalities to ensure creation, management and application processing parallel and / or distributed scientific computing, with emphasis on the exploitation of data parallelism and synchronization steps. The prototype of software iCone was functionally validated, including analysis of error in the method. The analysis of performance in the prototype p-iCone showed satisfactory results. The development of this work strengthens the system SisA3, enabling automatic and reliable measurement of inventories, including broad market application / Empresas que trabalham com produtos a granel possuem locais para estocagem, durante o desenvolvimento do processo produtivo e no armazenamento do produto final, denominados armaz´ens ou silos. Os valores dos estoques devem ser validados periodicamente atrav´es da comparac¸ ao dos estoques fiscal (controle das notas fiscais) e f´ısico (levantamento do volume estocado na empresa). Neste contexto, o c´alculo do estoque f´ısico, ou seja, o volume de gran´eis presentes nos armaz´ens, ´e geralmente efetuado de forma manual e com baixa credibilidade, desta forma com propens ao a erros. Os atuais processos de auditoria no conte´udo de silos, al´em de envolverem estimativas inexatas, est ao frequentemente baseados no esvaziamento do silo. Considerando o uso de tecnologias que viabilizam a medic¸ ao eletr onica de dist ancias, angulos, e controles autom´aticos sobre atuadores que possibilitam movimentos mec anicos sobre estruturas de suporte, buscou-se o desenvolvimento de um sistema capaz de prover tanto soluc¸ oes computacionais, quanto tecnol´ogicas para o problema de c´alculo do volume de relevos irregulares, no caso dos produtos estocados nos armaz´ens. O Sistema Automatizado de Auditoria em Armaz´ens (SisA3) pretende tornar este processo autom´atico, r´apido e preciso, sem a necessidade de esvaziamento ou contato com os produtos. Para alcanc¸ar este objetivo, tem-se um sistema integrado composto de: (i) um equipamento digitalizador, consolidando o prot´otipo h´ıbrido de hardware e software denominado Dig-SisA3 , para a medic¸ ao de pontos do relevo n ao-uniforme, formado pelos produtos estocados; e (ii) m´etodo para o c´alculo do volume (iCone), que combina t´ecnicas de visualizac¸ ao cient´ıfica, interpolac¸ ao num´erica de pontos e c´alculo iterativo de volume. Al´em disto, introduz-se a paralelizac¸ ao do prot´otipo iCone, para diminuir o tempo da obtenc¸ ao dos resultados do m´etodo iCone no processo de auditoria. A an´alise sobre as perspectivas em arquiteturas multiprocessadas, multi-core e paralela distribu´ıda, utiliza o ambiente D-GM (Distributed Geometric Machine), a qual prov e os formalismos para garantir criac¸ ao, gerenciamento e processamento de aplicac¸ oes paralelas e/ou distribu´ıdas da computac¸ ao cient´ıfica, com enfase na explorac¸ ao do paralelismo de dados e nas etapas de sincronizac¸ oes. O prot´otipo de software iCone apresenta-se funcionalmente validado, incluindo an´alise de erro na execuc¸ ao do m´etodo. As an´alises de desempenho no prot´otipo p-iCone apresentaram resultados satisfat´orios. O desenvolvimento deste trabalho consolida o sistema SisA3, viabilizando aferic¸ ao autom´atica e confi´avel de estoques, incluindo ampla aplicac¸ ao no mercado

Submitted by Fabricia Fialho Reginato (fabriciar) on 2015-07-08T01:19:32Z No. of bitstreams: 1 VladimirGuerreiro.pdf: 5547701 bytes, checksum: b807e1f8091b49a5ee1e0b36e2ae4286 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-08T01:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VladimirGuerreiro.pdf: 5547701 bytes, checksum: b807e1f8091b49a5ee1e0b36e2ae4286 (MD5) Previous issue date: 2014 / Nenhuma / Em ambientes paralelos, uma das alternativas para tratar o dinamismo, tanto em nível de infraestrutura quanto de aplicação é o uso de migração, principalmente em aplicações que executam em fases utilizando BSP (Bulk Synchronous Parallel). Neste contexto, o modelo de reescalonamento MigBSP foi desenvolvido para tratar da realocação de processos em aplica- ções paralelas. Assim como o modelo BSP, ele considera as três fases de execução de uma superetapa: (i) computação local, (ii) comunicação global e (iii) uma barreira de sincroniza- ção; coletando dados localmente durante a computação para efetuar o cálculo do Potencial de Migração (PM) do processo. Com o PM e parâmetros adicionais fornecidos no inicio da execução da aplicação, o MigBSP tem condições de escolher processos candidatos a migração em uma aplicação paralela executando em um ambiente distribuído. Entretanto, as duas heurísticas possíveis de serem utilizadas hoje, dependem de informações fornecidas pelo usuário e/ou podem não selecionar uma quantidade eficiente de processos no momento do reescalonamento, podendo ser necessário várias chamadas para balancear o ambiente. Desta forma, esta disserta- ção apresenta duas novas heurísticas, MigCube e MigHull. Elas utilizam o MigBSP e efetuam a seleção automática de processos candidatos à migração sem a interferência do programador. As informações fornecidas pelo MigBSP são utilizadas nas heurísticas, a combinação das três métricas mensurados, posicionadas em um plano tridimensional, define cada processo como um ponto no espaço que possui as coordenadas x, y e z, onde cada eixo representa uma mé- trica para tomada de decisão. A heurística MigCube monta um cubo a partir das médias das distâncias entre os pontos, utilizando o processo com o maior PM como centro do cubo. A heurística MigHull segue a definição da Envoltória Convexa, tentando envolver todos os pontos, porém utilizando duas adaptações que se fazem necessárias para a aplicação neste trabalho. O MigBSP foi desenvolvido no simulador SimGrid, e este segue sendo utilizado para a criação das duas heurísticas apresentadas nesta dissertação. Nos testes realizados neste simulador, foi possível verificar um ganho de até 45% no tempo de execução da aplicação utilizando a heurística MigHull, e até 42% utilizando a MigCube, quando comparado a aplicação sem o modelo de migração. Porém, em simulações com um maior número de processos, este ganho tende a cair, já que um dos maiores problemas do BSP e aplicações que executam em grades é o tempo de sincronização de tarefas, ou seja, quanto mais processos, maior a necessidade de sincronização, e mesmo o balanceamento dos processos acaba tendo um resultado prejudicado. / In a parallel environment, one of the alternatives to address the dynamism, both at the infrastructure and application levels, is the use of migration, mostly with applications that execute in steps using BSP (Bulk Synchronous Parallel). In this context, the rescheduling model MigBSP was developed to deal with processes reallocation in parallel applications. As BSP model, MigBSP uses the three steps of a superstep: (i) computation, (ii) communication and (iii) a synchronization barrier; collecting local data during the computation step, to compute the processes’ Potential of Migration (PM). With the PM and additional parameters provided in the beginning of the application’s execution, MigBSP have conditions to choose the processes candidate to migrate in a parallel application running in a distributed system. However, the two heuristics possible to be used today depend of information provided by the user and/or may not select the proper quantity of processes in the rescheduling moment, being necessary many executions to balance the environment. This way, this dissertation present two new heuristics, MigCube and MigHull. They make use of MigBSP, and automatically will choose the processes to migrate without user interference. The information provided by MigBSP are used in the heuristics, the combination of the three measured metrics, positioned in a three-dimensional space, defines each process as a point in space and has the coordinates x, y e z, where each axis represents a metric for decision making. The MigCube heuristic build a cube from the average of the distances between points, using the process with the highest PM as the center of the cube. The MigHull follows the definition of a Convex Hull, trying to involve all points, but using two adaptations that are necessary to implement this work. The MigBSP was developed using SimGrid simulator, and it keeps being used to creation of the two heuristics presented in this dissertation. In the conducted tests in this simulator, was possible to achieve a gain of until 45% on application execution time using MigHull, and until 42% using MigCube, when compared with the application without the migration model. However, simulations with a bigger number of processes, this gain tends to fall, since one of the bigger problems of BSP and applications that run in grid is the time of tasks synchronization, that is, as more processes, more need of synchronization, and even the processes balancing ends up having an impaired outcome.