Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2013-07-15T22:55:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 233489.pdf: 1375860 bytes, checksum: e74ecf21e916ed222f237b02ca3677b2 (MD5) / A utilização de componentes para o desenvolvimento de sistemas é uma abordagem que promove o reuso, tanto de código quanto de projeto, em um alto nível de abstração. Mas para que o reuso seja vantajoso, isto é, exija menos esforço que o desenvolvimento de um novo artefato de software, então o componente deve ser descrito de forma que, com o mínimo esforço, sua compatibilidade com os outros componentes possa ser avaliada. Com esta avaliação, poderá ser tomada a decisão sobre seu uso como está, em caso de constatação da compatibilidade ou, no caso de incompatibilidade, decidir sobre compatibilização ou abandono. Este trabalho trata formas de automatizar a análise de compatibilidade estrutural e comportamental entre componentes, durante o processo de especificação de projeto. A idéia é modelar uma arquitetura de componentes, para que se possa visualizar suas conexões, e com isto poder fazer as análises necessárias para garantir a compatibilidade e o perfeito funcionamento desta arquitetura. Na implementação foi utilizado o ambiente de desenvolvimento SEA, produzido sob o framework OCEAN. Eles permitem que especificações e ferramentas possam ser desenvolvidas e que trabalhem integradas. Para a verificação de compatibilidade estrutural são levantados os tipos de incompatibilidade e as soluções permitidas dentro do universo de possibilidades da arquitetura da especificação que se quer verificar. Redes de Petri ordinárias são utilizadas para que as análises de suas propriedades e suas interpretações, para o contexto de componentes, possa permitir a automação da verificação de compatibilidade comportamental. Ferramentas para as análises estruturais e comportamentais foram desenvolvidas e estão integradas ao ambiente SEA, fazendo a leitura de informações contidas nas especificações da estrutura de componentes. Com as informações da estrutura de componentes e as análises necessárias levantadas neste trabalho é feita a verificação automatizada da compatibilidade entre os componentes. Caso haja alguma incompatibilidade, possíveis soluções são propostas, ficando a cargo do desenvolvedor escolher, dentre elas, a melhor solução.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T06:59:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 231435.pdf: 865334 bytes, checksum: 24c331fb973e91347c8238c95e8b3a28 (MD5) / A Aquisição de Conhecimento em Sistemas Multiagentes Cognitivos, além de estar sujeita às dificuldades de um processo convencional de desenvolvimento segundo uma abordagem baseada em conhecimento, deve ainda supor a imersão do agente em uma sociedade, cujo modelo de mundo deve considerar as mudanças impostas pelos outros membros do sistema. Não obstante, a aquisição de conhecimento é, ainda hoje, viabilizada sem uma metodologia ou sistemática padrão, sujeita às especificidades de cada domínio. Neste trabalho, propõe-se uma metodologia de aquisição de conhecimento para sistemas multiagentes cognitivos baseado em um modelo de cognição genérico, utilizando Redes de Petri como linguagem de especificação. As principais características deste modelo são a estruturação do conhecimento de um domínio em diferentes níveis de abstração, a utilização de uma linguagem única desde a especificação social até a especificação inidividual no nível de ações no ambiente, e a capacidade de adaptação a qualquer formalismo de representação de conhecimento. Os principais méritos do modelo foram o deslocamento do foco do projeto para o nível de conhecimento do sistema, permitindo que engenheiro de conhecimento e especialista interajam independente dos aspectos de implementação. Além disso, o nível de especificação social permite uma maior flexibilidade de ações por parte dos agentes, devido ao modelo de coordenação adotado, garantindo maior robustez ao sistema. Este modelo é empregado na Expert-Coop++, um arcabouço para o desenvolvimento deste tipo de sistema e foi implementado no desenvolvimento de uma equipe de futebol de robôs, o UFSC-Team, segundo as diretrizes da Robocup.

Orientador : Prof. Dr. Marcos Castilho / Co-orientador : Prof. Dr. Luis Allan Künzle / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 26/02/2016 / Inclui referências : f. 105-108 / Área de concentração: Ciência da Computação / Resumo: Sistemas reais modeláveis como sistemas dinâmicos a eventos discretos têm, em seu comportamento, fortes restrições temporais. As redes de Petri temporais são uma importante ferramenta de modelagem e análise desses sistemas. Entretanto, os principais métodos de análise existentes na literatura trabalham por enumeração exaustiva do espaço de estados, com alta complexidade computacional, sobretudo em situações de forte concorrência e paralelismo. Estes método também não são adequados para a análise de roteiros de comportamento, aumentando a imprecisão temporal dos resultados de análise, tornando-os inusáveis. O trabalho desenvolvido nesta tese consistiu em aprimorar duas abordagens já existentes, o desdobramento de redes de Petri e a análise por tempo global, de forma a superar estas limitações. O desdobramento, desenvolvido para redes de Petri sem considerações temporais, consiste em gerar uma rede de ocorrência, finita e acíclica, que contém todos os estados acessíveis da rede original, mas com um custo computacional significativamente menor. Entretanto, sua aplicação direta em redes de Petri temporais perde sequências de disparo de transições válidas e gera outras inválidas, considerando as restrições temporais da rede. A parte inicial deste trabalho teve como foco inicial identificar as limitações do uso do algoritmo original de desdobramento em redes de Petri temporais, para em seguida conceber e formalizar um procedimento de desdobramento que seja aplicável a redes temporais. Este procedimento tem como base o algoritmo original, mas já incorpora em sua estrutura elementos de análise temporal. O novo método de desdobramento obtido foi denominado de "desdobramento temporal" e a rede por ele gerada contém todas as classes de estados da rede temporal, assim como todos os caminhos ou roteiros de comportamento resultantes da dinâmica da rede. O resultado será validado mediante provas e também será apresentado um exemplo de aplicação do novo método. A segunda parte deste trabalho de pesquisa foi dedicada a construir uma metodologia de análise temporal, sobre a rede desdobrada, utilizando o método de tempo global. Este método permite a análise de roteiros de comportamento, ou sequências de disparo de transições, sem aumentar a imprecisão dos resultados e é destinado a redes acíclicas. Ou seja, adequado à rede desdobrada. A metodologia de análise proposta permite avaliar temporalmente qualquer roteiro de comportamento entre as diferentes classes de estados temporais. Os resultados obtidos foram comparados com as metodologias já existentes. Palavras-chave: Redes de Petri temporais, desdobramento temporal, análise temporal, tempo global. / Abstract: Real systems formable as dynamic discrete event systems have, in their behavior, strong time constraints. The time Petri nets are an important modeling tool and analysis of these systems. However, themainmethods existing of analysis in the literature works by exhaustive enumeration of the state space, with high computational complexity, especially in strong situations of concurrence and parallelism. Also this methods are not suitable for analysis of behavioral scripts, increasing the temporal imprecision of analysis results, making them unusable. The work in this thesis was to improve two existing approaches, the unfolding of Petri nets and the analysis by global time, concerning to overcome these limitations. The unfolding, developed for Petri nets without temporal considerations, consits in generate an occurrence net, finite and acyclic, that contain all accessible states of the original net, but with a significantly lower computational cost. Nonetheless, its direct application in time Petri nets loses the transitions firing sequences valid and generates others invalid considering the temporal net constraint. The initial part of this work had like initial focus an identification of limitations the use original algorithm of unfolding in time Petri nets, and then, develop and formalize an unfolding procedure that applies to time net. This procedure is based on the original algorithm, but it already incorporates in its structure temporal analysis elements. The new obtained unfolding method was called "timing unfolding" and the net generated contains all states class of time net, as well as all paths or behavior scripts resulting from the dynamic of the net. The result will be validated by proofs and it will be presented by an application example of the new method. The second part of this research work was dedicated to build a temporal analysis method on the unfolded net, using tthe global time method. This method allows the scripts analysis behavior, or transitions firing sequences without increasing the inaccuracy of the results and is intended to acyclic nets, that is, suited to unfolded net. The analysis methodology proposed allows to assess, temporally, any behavior script between different time states class. The results were compared with the existing methodologies. Keywords: Time Petri nets, timing unfoldings, timing analysis, global time.

Orientador : Prof. Dr. Marcos Castilho / Coorientador : Prof. Dr. Luis Allan Künzle / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 15/07/2016 / Inclui referências : f. 55-57 / Área de concentração : Ciência da computação / Resumo: Nas últimas décadas, redes de Petri têm sido amplamente utilizadas como ferramenta para modelar, analisar, simular e avaliar o comportamento e desempenho de sistemas com peculiaridades de sincronização, concorrência e compartilhamento de recursos, como sistemas de manufatura, robótica, sistemas de tempo real entre outros. Um dos problemas enfrentados durante a modelagem desses sistemas está na explosão combinatória do número de estados, o que inviabiliza qualquer método de análise que tenha como base a enumeração desses estados, como o grafo de alcançabilidade. McMillan desenvolveu uma técnica conhecida como desdobramento - unfolding, a qual gera uma nova rede, de complexidade menor que a do grafo de alcançabilidade, que permite evitar análises enumerativas em sistemas modelados por redes de Petri. Em 2002, o algoritmo de McMillan foi aperfeiçoado por Esparza, Römer e Vogler, sendo criado o algoritmo ERV Unfolding, implementado nas ferramentas CUnf, MOLE e PUnf. Essas ferramentas são soluções específicas stand-alone, tendo como desvantagem a complexidade dos algoritmos e a consequente dificuldade de manutenção, prejudicando a alteração dos códigos para estudos e simulação de redes de Petri em ambientes distintos. A abordagem matricial de uma rede de Petri permite com maior facilidade, o estudo das propriedades estruturais e comportamentais da rede, sendo inclusive um facilitador para a implementação de um algoritmo de desdobramento, uma vez que a técnica será implementada através de operações matriciais. A abordagem matricial permite também a simulação e validação de projetos, visando minimizar falhas ou interrupções (deadlocks) do sistema. Assim, a presente proposta de dissertação tem como objetivo construir uma abordagem matricial para o desdobramento em redes de Petri, implementando-a como um módulo da ferramenta MATLAB. As implementações serão validadas através de estudo de caso, sendo posteriormente avaliados os resultados obtidos e as limitações da ferramenta em relação aos algoritmos citados. Palavras-chave: Redes de Petri, desdobramento, algoritmos, MATLAB. / Abstract: In recent decades, Petri nets have been widely used as a tool to model, analyze, simulate and evaluate the behavior and performance of systems with synchronization peculiarities, competition and resource sharing, as manufacturing systems, robotics, real-time systems among others. One of the problems faced during the modeling of these systems is the combinatorial explosion of the number of states, which prevents any method of analysis which is based on the enumeration of these states, as the states of reachability graph. McMillan created a technique known as split - unfolding, which generates a new network, complexity lower than the reachability graph, thus avoiding enumerative analysis systems modeled by Petri nets. In 2002, the algotirmo McMillan was perfected by Esparza, Römer and Vogler, being created the ERV Unfolding algorithm, implemented in CUnf, MOLE and PUnf tools. These tools are specific stand-alone solutions, with the disadvantage of the complexity of the algorithms and the consequent difficulty of maintenance, damaging the change of codes for studies and simulation of Petri nets in different environments. The matrix approach of a Petri net with greater ease allows the study of the structural and behavioral properties of the network, including being an enabler for implementing an unfolding algorithm, since the technique is implemented using matrix operations. The matrix approach also allows the simulation and design validation to minimize failures or interruptions (deadlocks) system. The proposed thesis aims to build a matrix approach for deployment on Petri nets, implementing it as a module of MATLAB tool. The implementations will be validated through case studies, and later evaluated the results and the limitations of the tool relative to those cited algorithms. Keywords: Petri net, unfolding, algorithm, MATLAB.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-05-19Bitstream added on 2014-06-13T20:29:09Z : No. of bitstreams: 1 dezani_h_me_ilha.pdf: 383103 bytes, checksum: 4d2db649fe811e74784845f2d0b245b4 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho descreve-se um programa de geração automática de código para o microcontrolador 8051 da Intel, a partir de uma rede de Petri, com o objetivo de minimizar o tempo gasto na codificação do programa e automatizar completamente este processo de transformação. Definiu-se o uso da rede de Petri Lugar/Transição como modelo de entrada pois, mesmo tendo um modelo mais compacto, a rede de Petri Colorida, quando transformada em código Assembly é consideravelmente maior que o código Assembly gerado para a rede de Petri Lugar/Transição. Conclui-se que o código gerado pelo programa corresponde, exatamente, ao modelo da rede e pode ser executado pela arquitetura-alvo sem a necessidade de alterações no código. / This dissertation describes a program for the automatic generation of microcontroller code. The program takes a Petri net as input and outputs the corresponding assembly code for the Intel's 8051. The goal of this work is to speed up the coding process as well as to completely automate such a transformation. We use place/transition nets because even colored Petri nets resulting in quite compact models the assembly codes produced from them are much larger than those produced from place/transition nets. Also the code generated by the program described here exactly matches the net model, and can be directly executed on the target architecture without the need for further tuning.

Resumo: Um dos problemas chave dos sistemas autômatos é o problema de alcançabilidade. A resolução deste mediante o grafo de alcançabilidade gera, sobretudo em sistemas do mundo real, o problema de explosão de estados. McMillan [12] propôs uma técnica chamada de unfolding – desdobramento – que gera uma nova rede, de complexidade menor que a do grafo de alcançabilidade, que contém o conjunto de estados alcançaveis, o que permite evitar a explosão de estados de sistemas modelados com redes de Petri. Esta técnica tem várias implementações, a maioria limitada para redes de Petri seguras, sendo que no contexto dos sistemas do mundo real, geralmente trabalha-se com um número limitado de recursos, frequentemente superior a uma unidade. Por esta razão, é importante disporse de uma implementação da técnica de desdobramento, mas para redes de Petri k-limitadas, que permitem modelar sistemas com um número limitado de recursos. Neste trabalho serão apresentados, além de conceitos importantes de redes de Petri e do processo de desdobramento, uma proposta de desdobramento para redes de Petri k-limitadas. Para a implementação foi escolhida uma das ferramentas de mais destaque na técnica de desdobramento. Após um estudo aprofundado desta ferramenta, ela foi modificada de forma a incorporar o desdobramento de redes k-limitadas. A proposta e a implementação foram validadas a partir de um estudo de caso. São apresentados e discutidos os resultados obtidos, as limitações da proposta e possíveis trabalhos futuros neste campo de pesquisa.

Resumo: O presente trabalho propõe uma metodologia de diagnóstico de eventos e alarmes no Sistema Elétrico de Potência (SEP) que sintetiza as informações sobre a causa e a localização do defeito em caso de contingências elétricas. Espera-se reduzir o esforço na análise da falta, agilizando a recomposição ou inibindo a ação de componentes faltosos, aumentado a segurança operacional. Conforme descrito no decorrer da pesquisa, profissionais operam muitos componentes da malha elétrica de forma remota. Estes assimilam a responsabilidade por monitorar e controlar muitas unidades em paralelo através de um centro de operação com um Sistema de Supervisão e Controle (SSC) em tempo real. Por esta atividade concentrar muitas variáveis, uma das estratégias adotadas é a utilização de eventos e alarmes. Alterações críticas em campo, que necessitem de atuação imediata precisam disparar alarmes para os operadores, todavia ações de emergência são configuradas para lançar eventos. Este ambiente sintetiza a observabilidade do sistema, embora também possua problemas, sendo descritos no trabalho. Para transpor estes obstáculos, a literatura técnica possui soluções, em sua maioria, técnicas de Inteligência Artificial (IA). Estas por tentar representar linhas de raciocínio humanas, auxiliam a construção de métodos que fortalecem a interpretação da falta elétrica por meio de análise dos alarmes e eventos do SSC. A principal técnica pesquisada foi à fusão dos conhecimentos das Redes de Petri (RPs) e a lógica Fuzzy. A partir da constatação que dados linguísticos (lógica Fuzzy) melhor representam as condições de observabilidade do SEP, e que as RPs possuem grande capacidade de executar cálculos simultâneos, criou-se um ambiente para o diagnóstico (classificação e localização) de faltas em sistema elétrico baseado em Redes de Petri Fuzzy (RPFs). Foram criados modelos para estas RPFs, baseados em conhecimento humano, que pudessem a partir da chegada de alarmes e eventos interpretar uma possível anomalia elétrica, resultando num diagnóstico com graus de possibilidade que indiquem a confiabilidade nesta solução, sendo estes modelos a principal contribuição científica do presente trabalho. Como forma de avaliação da metodologia foram efetuadas análises de duas contingências não programadas com base histórica de eventos da Companhia Paranaense de Energia (Copel), além de propor a título de comparação de resultados com um modelo encontrado na literatura também baseado em RPFs, mas orientado somente a localização da falta. A utilização desta metodologia agregou mais capacidade de análise, sintetizando o diagnóstico das faltas elétricas, promovendo ganhos significativos nos resultados. Isto é demonstrado através da análise dos testes realizados sobre a análise pós-falta em comparação com os resultados desta metodologia.

Resumo: Neste trabalho apresentam-se quatro ferramentas de síntese digital, capazes de converter máquinas de estados finitos modeladas em rede de Petri para uma descrição VHDL correspondente à maquina modelada. As máquinas de estados finitos nos modelos de Mealy ou Moore são representadas em rede de Petri Lugar/Transição através de duas metodologias de modelagem desenvolvidas. Uma das metodologias modela apenas máquinas do tipo Mealy, enquanto que a outra modela máquinas de Mealy e Moore. As metodologias e o tipo de tradução da rede de Petri que se deseja obter são fatores essenciais para definir as ferramentas que serão utilizadas. Duas das ferramentas desenvolvidas traduzem o modelo da rede de Petri em uma tabela de transição de estados e as outras duas ferramentas traduzem o modelo da rede de Petri em uma descrição comportamental na linguagem VHDL. Dependendo da ferramenta utilizada é necessário integrar outras ferramentas de síntese, desenvolvidas em trabalhos anteriores, no processo de tradução da rede de Petri para VHDL. A aplicabilidade das ferramentas e metodologias desenvolvidas foi concluída através de simulações dos códigos VHDL obtidos. / Abstract: In this work we present four digital synthesis tools capable of converting finite state machines modeled in Petri nets into a corresponding VHDL description. Mealy or Moore finite state machine models are represented in Place/Transition Petri nets through two possible methodologies, developed during this work. With one of the methodologies only Mealy machines can be modeled, while the with other both Mealy and Moore type machines can be dealt with. The methodologies and the kind of Petri net translation one desires to obtain are essential factors to determine the tools to be used. Two among the tools we developed translate a Petri net description into a state transition table, while the other two translate the Petri net description into a VHDL behavioral one. Depending on which of them is used it is also necessary to use some other synthesis tools developed by members of our research group. The adequacy of the developed methodologies an tools to the synthesis process has been verified through the simulation of the VHDL codes generated by our tools. / Orientador: Alexandre César Rodrigues da Silva / Coorientador: Norian Marranghello / Banca: Aledir Silveira Pereira / Banca: Marius Strum / Mestre

Orientador: Norian Marranghello / Banca: Rogéria Cristiane Gratão de Souza / Banca: Carlos Magnus Carlson Filho / Resumo: Neste trabalho descreve-se um programa de geração automática de código para o microcontrolador 8051 da Intel, a partir de uma rede de Petri, com o objetivo de minimizar o tempo gasto na codificação do programa e automatizar completamente este processo de transformação. Definiu-se o uso da rede de Petri Lugar/Transição como modelo de entrada pois, mesmo tendo um modelo mais compacto, a rede de Petri Colorida, quando transformada em código Assembly é consideravelmente maior que o código Assembly gerado para a rede de Petri Lugar/Transição. Conclui-se que o código gerado pelo programa corresponde, exatamente, ao modelo da rede e pode ser executado pela arquitetura-alvo sem a necessidade de alterações no código. / Abstract: This dissertation describes a program for the automatic generation of microcontroller code. The program takes a Petri net as input and outputs the corresponding assembly code for the Intel's 8051. The goal of this work is to speed up the coding process as well as to completely automate such a transformation. We use place/transition nets because even colored Petri nets resulting in quite compact models the assembly codes produced from them are much larger than those produced from place/transition nets. Also the code generated by the program described here exactly matches the net model, and can be directly executed on the target architecture without the need for further tuning. / Mestre

O objetivo dessa tese é formalizar a análise das redes de Petri temporais usando a álgebra intervalar como ferramental matemático. A álgebra intervalar é tradicionalmente usada na solução de problemas relacionados com imprecisão. Por sua vez, as redes de Petri temporais se caracterizam, por definição, por possuir um intervalo temporal que delimita os períodos mínimos e máximos de sensibilização das transições. Em consequência, a imprecisão quanto a data de disparo das transições ´e denotada por um intervalo. Assim, neste trabalho, a dinâmica dos intervalos de disparos ao longo da evolução da rede é modelada por uma equação linear intervalar, que possibilita o cálculo de intervalos de tempo de ocorrências de transições sem que seja necessário explorar, completa ou parcialmente, o espaço de estados. Essa mesma equação pode ser usada para tratar do problema inverso: identificar sequências de disparos de transições que permitam alcançar uma determinada marcação respeitando uma janela temporal pré-definida. Este problema foi denominado de alcançabilidade temporal. Ao longo do desenvolvimento dessa abordagem, outros importantes resultados foram obtidos, tais como: método enumerativo usando tempo global para análise via alcançabilidade da rede, métodos de redução baseados em aproximações intervalares, redução do espaço de estados, e uma alternativa para construção do grafo de estados com domínios relativos e intervalos de disparos com tempo absoluto. A abordagem desenvolvida foi aplicada a diferentes problemas a fim de calcular grandezas como: tempos máximo e mínimo entre a ocorrência de duas transições, validação de sequências de disparos, tempos de ciclos, entre outras. / The objective of this thesis is to establish formal conditions for time Petri nets analysis by interval algebra. The interval algebra is traditionally used as a mathematical tool in the solution of problems related to uncertainty. In fact time Petri nets are characterized by presenting an uncertainty at the moment of its transitions firing. This imprecision is denoted by a firing interval. Thus, in this work the dynamics of the firing intervals throughout the evolution of the net is represented by a linear interval equation, which makes possible the calculation of transition firing intervals without generating the whole space of states to be explored, completely or partially. Also, this interval equation is used to solve a kind of inverse problem to the previous one. That is, given a time specification for a time Petri net to evalue from a state to another one any to compute the possibilities of firings between these two states, in case that it exists. Throughout the development of the approach, other important results have been obtained, such as: reduction methods for time Petri nets baseds interval approximation, reduction of the state space, and an alternative for the construction of the state graph with relative and absolute times. The developed approach was applied to different problems to compute metrics such as: maximum and minimum time separation ocurrence of two transition, the scheduling validation of firing sequence, times of cycles, among others.