Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-26Bitstream added on 2014-06-13T19:19:32Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_t_dr_ilha.pdf: 1857904 bytes, checksum: 58f64d9e638aa2a1040b97776689687b (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O objetivo desta tese é o desenvolvimento de uma arquitetura multiprocessada e reconfiguravel que permita a implementação física de sistemas de controle descritos por meio de Redes de Petri coloridas de arcos constantes T-temporizadas e que possuam pro- babilidade de disparo nas transições. A arquitetura pode ser utilizada para implementar sistemas de controle (e n~ao para a avaliacao das propriedades da Rede de Petri), permi- tindo a implementacao física por meio de mapeamento tecnologico diretamente no nível comportamental, sem a necessidade de se utilizar um processo de síntese de alto nível para descrever o sistema em equações booleanas e tabelas de transição de estados. A arquitetura é composta por um arranjo de blocos de configuracao denominados BCERPs, por blocos reconfiguráveis denominados BCGNs e por um sistema de comunicacão, implementado por um conjunto de roteadores. Os blocos BCERPs podem ser configurados para implementar as transições da Rede de Petri e seus respectivos lugares de entrada. Blocos BCGNs são utilizados pelos blocos BCERPs para a geração de numeros pseudo-aleatorios. Estes numeros podem definir a probabilidade de disparo das transições e tambem podem ser usados no processo de resolução de conflito, que ocorre quando uma transição possuir um ou mais lugares de entrada compartilhados com outras transições. O sistema de comunicacão possui uma topologia de grelha, tendo como principal função o roteamento e armazenamento de pacotes entre os blocos de configuração. Os roteadores e blocos de configuração BCERPs e BCGNs foram descritos em VHDL e implementados em FPGAs. / The goal of this thesis is to develop a reconfigurable multiprocessed architecture that allows the physical implementation of systems described by T-timed colored Petri nets with constant arcs having transitions with firing probabilities. The architecture can be used to implement control systems (not to evaluation Petri net properties). With this architecture, physical implementation of systems can be achieved through technology mapping directly from behavioral level, without the need to go through an expensive high level synthesis process to describe the system into boolean equations and state transition tables. The architecture comprises an array of configuration blocks named BCERPs; reconfigurable blocks named BCGNs; and a communication system implemented using a set of routers. BCERP blocks can be configured to implement Petri net transitions as well as the corresponding input places. BCGN blocks are used by BCERPs for pseudo random number generation. These numbers can define transitions firing probabilities. They can also be used for conflit resolution, which happens when two or more transitions share one or more input places. The communication system presents a grid topology. Its main functions are packet storage and routing among configuration blocks. The routers, BCGNs and BCERPs configuration blocks were described in VHDL and implemented in FPGAs.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O ensino na área de automação industrial, em cursos de engenharia, além dos fundamentos teóricos, requer o aprendizado prático de implementação de redes de Petri, hardwares e softwares dos controladores lógicos programáveis. Para desenvolver conhecimentos e habilidades, é necessário o uso intensivo de laboratórios, os quais nem sempre estão disponíveis nas universidades. Nesse contexto, os laboratórios remotos contribuem para prover experiências e aprendizado prático real, por meio do controle de equipamentos a um número maior de alunos e de universidades diferentes. Este trabalho tem por finalidade implementar um laboratório remoto de automação para viabilizar práticas de aprendizagem de redes de Petri. O laboratório remoto disponibiliza experiências a partir de plantas industriais virtuais e as implementa utilizando um controlador lógico programável (CLP) que é programado em Grafcet de acordo com tarefas pré-definidas. A lógica de controle das plantas industriais é modelada em rede de Petri Interpretada e, posteriormente, é gerado um programa em Grafcet. O laboratório possibilita a qualquer usuário, conectado à internet, a possibilidade de enviar e monitorar comandos remotamente de forma interativa e rápida. Para demonstrar a utilização do laboratório, foi realizado um cenário no qual são descritas as ações de um usuário do sistema e a resposta do sistema às ações do usuário, para a modelagem e controle de uma planta de dosagem de tinta. O trabalho apresenta também um estudo de usabilidade, realizado com dez alunos voluntários do curso de graduação em Engenharia de Controle e Automação, levando em consideração características de inteligibilidade, apreensibilidade, operacionabilidade e atratividade do laboratório remoto. / In education in industrial automation, engineering courses, in addtion to theoretical foundations, it requires practical learning implementation of Petri nets, hardware and software for programmable logic controllers. To develop the knowledge and skills intensive use of laboratories, which are not always available in universities. In this context, remote laboratories contribute to provide experiences and real hands-on learning throught the equipment control to a great number of different students and universities. This study aims to propose build a remote lab automation to provide experiments of Petri nets. Experiences are drawn from a virtual and industrial systems implemented using a programmable logic controller (PLC) that is programmed in Grafcet according to predefined specifications. The system to be modeled is implemented in Petri net and the generated in a program Grafcet. The laboratory enables any user connected to the internet can send and monitor remotely commands interactively and quickly. To demonstrate the use of the laboratory, a practical experiment was carried out with the control of an ink production following step by step guidelines given to the remote user. The paper also presents a usability study conducted with ten course the student volunteers degree in Control and Automation Engineering, taking into account characteristics of understandability, learnability, operability and attractiveness of the remote laboratory.

[pt] Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um software baseado nas Redes de Petri e nos Sistemas Especialistas para modelagem, escalonameto e simulação das atividades numa oficina versátil. Três sistemas diferentes foram desenvolvidos, o primeiro trabalha com base de regras não temporizadas, o segundo com base de regras temporizadas e o terceiro com base de regras com reconhecimento de padrões. O software foi desenvolvido em IQLISP para um ambiente de microcomputador compatível com o IBM-PC. / [en] This work presents the development of a software based on the Petri Nets and on the Expert Systems for modeling, scheduling and simulating the activities in a flexible workshop (atelier flexible). Three different systems were developed: the first of them works with non-temporized rules, the second with temporized rules and the third works with pattern-matching. The software was developed in IQLISP for a microcomputer environment IBM-PC compatible.

No presente trabalho serão apresentadas questões usuais em jogos diferenciais, nos quais os jogadores envolvidos têm objetivos diferentes; ou seja, enquanto um dos jogadores tenta fugir, o outro tenta pegar. Além disso, será definido um modelo de especificação para o jogo diferencial lobos e cordeiro. As Redes de Petri foram escolhidas como forma de especificação para o jogo proposto. Assim, o objetivo será estabelecer estratégias eficientes para o jogo lobos e cordeiro para que se possa realizar um estudo da complexidade das questões apresentadas para este jogo, levando-se em consideração a especificação formal apresentada para tal jogo. / In this work usual questions in differential games will be presented, in which the involved players have different objectives; that is, while one of the players tries "to run away", the other tries "to catch". Moreover, a specification for the differential game "wolves and lamb" will be defined. The Petri Nets had been chosen as specification formalism for the considered game. Thus, the objective is to establish efficient strategies for the game wolves and lamb so that we can carry out a study of the complexity of the presented questions, taking into consideration the presented formal specification for the game.

Este trabalho define um modelo de execução para cláusulas Prolog, a partir do modelo abstrato de Máquinas de Cláusulas, e o Projeto de uma arquitetura paralela que suporte o modelo proposto. São também introduzidos alguns aspectos sobre as linguagens Lógicas e as máquinas Prolog visto que estes elementos estão relacionados intimamente tanto com o modelo quanto com a arquitetura propostos. Na proposta do modelo de execução são definidos uma representação para os elementos do modelo abstrato (predicados, arcos e clausulas) e um conjunto de algoritmos que permitem a operacionalização do modelo de forma a que tanto o paralelismo como a concorrência inerentes ao modelo abstrato sejam exploradas de forma integral. Na proposta da arquitetura são, primeiramente, discutidas algumas opções de arquitetura básica e, posteriormente, descrita a arquitetura escolhida tanto a nível de blocos bem como dos seus componentes principais, a saber: interface de mem6ria, processador e rede de interconexão. Para cada um destes componentes são descritas as principais instruções e são apresentados os algoritmos que as implementam. Junto com a descrição da arquitetura é definida uma estrutura de dados que permite a implementação da representação descrita no modelo de execuqao e é definido também o algoritmo de unificação que percorre a estrutura proposta. Na validação é feito o cálculo da largura de banda máxima alcançada pela arquitetura proposta, calculo este baseado no algoritmo de unificação descrito. E também feita uma avaliação do ganho de performance da arquitetura proposta em relação a um processador bem como é justificado o numero de processadores escolhidos comparando a performance alcançada na arquitetura proposta com a performance alcançada por conjuntos maiores e menores de processadores. Por fim na conclusa o são feitos comentários sobre os objetivos atingidos e sobre possíveis extensões a este trabalho. / The present work defines a execution model for Prolog clauses based on the clause machines abstract model and then proposes a parallel architecture for the execution model. Some topics about Logic languages and Prolog machines were therefore introduced because they are closely related with, both, the model and the architecture proposed. In the execution model the representation of the abstract model elements (predicates, arcs and clauses) and the set of algoritms that allow the operation of the model were defined so that the parallelism of the model can be integraly achieved. In the architecture proposal, first some options for the basic architecture were discussed and then the chosen architecture is describeb at block level as much as at its components level. The most importants components reported are the memory interface, the processor and the interconection net, for each one of them the possible instructions were describeb as well as their algoritms. Together with the especification of the architecture, the data estructure that allows the implementation of the execution model representation and the concerning unification algorit that scans the proposed representation were especified too. In the validation the thoughtput permited by the proposal architecture is calculated based on the unification algoritm earlier described. Besides that the performance gain compared with an architecture with only one processor was estimated, as much as the confrontation of the performance of lesser and greater sets of processors elements were made in order to validate the chossen number. At last, in the conclusion, some coments about the fulfilled goals and about eventual extends for the work.

Este trabalho define um modelo de execução para cláusulas Prolog, a partir do modelo abstrato de Máquinas de Cláusulas, e o Projeto de uma arquitetura paralela que suporte o modelo proposto. São também introduzidos alguns aspectos sobre as linguagens Lógicas e as máquinas Prolog visto que estes elementos estão relacionados intimamente tanto com o modelo quanto com a arquitetura propostos. Na proposta do modelo de execução são definidos uma representação para os elementos do modelo abstrato (predicados, arcos e clausulas) e um conjunto de algoritmos que permitem a operacionalização do modelo de forma a que tanto o paralelismo como a concorrência inerentes ao modelo abstrato sejam exploradas de forma integral. Na proposta da arquitetura são, primeiramente, discutidas algumas opções de arquitetura básica e, posteriormente, descrita a arquitetura escolhida tanto a nível de blocos bem como dos seus componentes principais, a saber: interface de mem6ria, processador e rede de interconexão. Para cada um destes componentes são descritas as principais instruções e são apresentados os algoritmos que as implementam. Junto com a descrição da arquitetura é definida uma estrutura de dados que permite a implementação da representação descrita no modelo de execuqao e é definido também o algoritmo de unificação que percorre a estrutura proposta. Na validação é feito o cálculo da largura de banda máxima alcançada pela arquitetura proposta, calculo este baseado no algoritmo de unificação descrito. E também feita uma avaliação do ganho de performance da arquitetura proposta em relação a um processador bem como é justificado o numero de processadores escolhidos comparando a performance alcançada na arquitetura proposta com a performance alcançada por conjuntos maiores e menores de processadores. Por fim na conclusa o são feitos comentários sobre os objetivos atingidos e sobre possíveis extensões a este trabalho. / The present work defines a execution model for Prolog clauses based on the clause machines abstract model and then proposes a parallel architecture for the execution model. Some topics about Logic languages and Prolog machines were therefore introduced because they are closely related with, both, the model and the architecture proposed. In the execution model the representation of the abstract model elements (predicates, arcs and clauses) and the set of algoritms that allow the operation of the model were defined so that the parallelism of the model can be integraly achieved. In the architecture proposal, first some options for the basic architecture were discussed and then the chosen architecture is describeb at block level as much as at its components level. The most importants components reported are the memory interface, the processor and the interconection net, for each one of them the possible instructions were describeb as well as their algoritms. Together with the especification of the architecture, the data estructure that allows the implementation of the execution model representation and the concerning unification algorit that scans the proposed representation were especified too. In the validation the thoughtput permited by the proposal architecture is calculated based on the unification algoritm earlier described. Besides that the performance gain compared with an architecture with only one processor was estimated, as much as the confrontation of the performance of lesser and greater sets of processors elements were made in order to validate the chossen number. At last, in the conclusion, some coments about the fulfilled goals and about eventual extends for the work.

Orientador: Norian Marranghello / Banca: Aledir Silveira Pereira / Banca: Alexandre Cesar Rodrigues da Silva / Banca: Furio Damiani / Banca: Paulo Romero Martins Maciel / Resumo: O objetivo desta tese é o desenvolvimento de uma arquitetura multiprocessada e reconfiguravel que permita a implementação física de sistemas de controle descritos por meio de Redes de Petri coloridas de arcos constantes T-temporizadas e que possuam pro- babilidade de disparo nas transições. A arquitetura pode ser utilizada para implementar sistemas de controle (e n~ao para a avaliacao das propriedades da Rede de Petri), permi- tindo a implementacao física por meio de mapeamento tecnologico diretamente no nível comportamental, sem a necessidade de se utilizar um processo de síntese de alto nível para descrever o sistema em equações booleanas e tabelas de transição de estados. A arquitetura é composta por um arranjo de blocos de configuracao denominados BCERPs, por blocos reconfiguráveis denominados BCGNs e por um sistema de comunicacão, implementado por um conjunto de roteadores. Os blocos BCERPs podem ser configurados para implementar as transições da Rede de Petri e seus respectivos lugares de entrada. Blocos BCGNs são utilizados pelos blocos BCERPs para a geração de numeros pseudo-aleatorios. Estes numeros podem definir a probabilidade de disparo das transições e tambem podem ser usados no processo de resolução de conflito, que ocorre quando uma transição possuir um ou mais lugares de entrada compartilhados com outras transições. O sistema de comunicacão possui uma topologia de grelha, tendo como principal função o roteamento e armazenamento de pacotes entre os blocos de configuração. Os roteadores e blocos de configuração BCERPs e BCGNs foram descritos em VHDL e implementados em FPGAs. / Abstract: The goal of this thesis is to develop a reconfigurable multiprocessed architecture that allows the physical implementation of systems described by T-timed colored Petri nets with constant arcs having transitions with firing probabilities. The architecture can be used to implement control systems (not to evaluation Petri net properties). With this architecture, physical implementation of systems can be achieved through technology mapping directly from behavioral level, without the need to go through an expensive high level synthesis process to describe the system into boolean equations and state transition tables. The architecture comprises an array of configuration blocks named BCERPs; reconfigurable blocks named BCGNs; and a communication system implemented using a set of routers. BCERP blocks can be configured to implement Petri net transitions as well as the corresponding input places. BCGN blocks are used by BCERPs for pseudo random number generation. These numbers can define transitions firing probabilities. They can also be used for conflit resolution, which happens when two or more transitions share one or more input places. The communication system presents a grid topology. Its main functions are packet storage and routing among configuration blocks. The routers, BCGNs and BCERPs configuration blocks were described in VHDL and implemented in FPGAs. / Doutor

Neste trabalho se estuda os principais métodos de planejamento temporal. Propõe soluções baseadas no grafo de planos, bem como soluções baseadas na tradução deste em Redes de Petri Temporais. Objetivando a contextualização do cenário em que o presente trabalho se insere, é apresentada uma revisão dos algoritmos que fazem o tratamento de problemas de planejamento clássico e o planejamento temporal. Propõe-se um novo método de tratamento temporal sobre o grafo de planos e sua tradução para uma Rede de Petri Temporal. / In this work it is studied the main methods of temporal planning. It is proposed solutions based on graph of plans as well as solutions based on the translation of graph of plans into time Petri nets. A review is presented about the algorithms for the treatment of classical planning and temporal planning. This review aims at to present the context of this work. Subsequently, it is proposed a new method of temporal treatment for the graph of plans and its translation into a time Petri net.

Neste trabalho se estuda os principais métodos de planejamento temporal. Propõe soluções baseadas no grafo de planos, bem como soluções baseadas na tradução deste em Redes de Petri Temporais. Objetivando a contextualização do cenário em que o presente trabalho se insere, é apresentada uma revisão dos algoritmos que fazem o tratamento de problemas de planejamento clássico e o planejamento temporal. Propõe-se um novo método de tratamento temporal sobre o grafo de planos e sua tradução para uma Rede de Petri Temporal. / In this work it is studied the main methods of temporal planning. It is proposed solutions based on graph of plans as well as solutions based on the translation of graph of plans into time Petri nets. A review is presented about the algorithms for the treatment of classical planning and temporal planning. This review aims at to present the context of this work. Subsequently, it is proposed a new method of temporal treatment for the graph of plans and its translation into a time Petri net.

No presente trabalho serão apresentadas questões usuais em jogos diferenciais, nos quais os jogadores envolvidos têm objetivos diferentes; ou seja, enquanto um dos jogadores tenta fugir, o outro tenta pegar. Além disso, será definido um modelo de especificação para o jogo diferencial lobos e cordeiro. As Redes de Petri foram escolhidas como forma de especificação para o jogo proposto. Assim, o objetivo será estabelecer estratégias eficientes para o jogo lobos e cordeiro para que se possa realizar um estudo da complexidade das questões apresentadas para este jogo, levando-se em consideração a especificação formal apresentada para tal jogo. / In this work usual questions in differential games will be presented, in which the involved players have different objectives; that is, while one of the players tries "to run away", the other tries "to catch". Moreover, a specification for the differential game "wolves and lamb" will be defined. The Petri Nets had been chosen as specification formalism for the considered game. Thus, the objective is to establish efficient strategies for the game wolves and lamb so that we can carry out a study of the complexity of the presented questions, taking into consideration the presented formal specification for the game.