[pt] O objetivo deste trabalho é o estudo das condições para a estabilidade de sistemas lineares discretos de dimensão infinita invariantes no tempo, evoluindo em um espaço de Hilbert. Apresentaremos uma vasta coleção de resultados sobre estabilidade assintótica uniforme, incluindo uma condição espectral equivalente. Em relação à estabilidade assintótica fraca, analisaremos tanto a dificuldade de se estabelecer uma condição necessária e suficiente sobre o espectro do operador, como também sua relação com similaridade a contração. Por último, apresentaremos alguns resultados disponíveis sobre estabilidade assintótica forte para algumas classes específicas de operadores. / [en] The purpose of this work is to analyse stability conditions for infinity-dimensional linear discrete systems operating in a Hilbert space. Whe shall present a wide collections of results on uniform asymptotic stability, incluiding an equivalent spectral condition. Concerning the weak asymptotic stability, we shall analyse the dificulty associated to the problem of attempting to establish a necessary and sufficient condition involving the spectral of the system operator. The relation between weak asymptotic stability and similarity to a contraction will be analysed as well. Finally, we shall present some of the available results concerning strong asymptotic stability for particular classes of operators.

Neste trabalho estudamos propriedades métricas de certas estruturas recentemente descobertas em diagramas de fase, chamadas de conjuntos tipo de Mandelbrot. Tais estruturas (conjuntos) são importantes pois aparecem repetidamente em sistemas dinâmicos, em particular, em equações diferenciais que descrevem lasers e outros modelos físicos. De particular interesse, são escalonamentos (scalings) de codimensão 2, i.e. que dependem da variação simultânea de dois parâmetros físicos para serem observados. Através da obtenção de expressões exatas dos pontos de nascimento de domínios de estabilidade {"fiores de cactus'?, conseguimos demonstrar analiticamente que a velocidade de acumulação dos domínios convergepara um valor limite constante igual à unidade. Outras taxas de convergência tais como, por exemplo, a orientação do eixo dos domínios com respeito à horizontal, a diminuição das alturas e das áreas dos domínios, também convergem para a unidade. Tal convergência foi também por nós encontrada no conjunto de Mandelbrot. Em ambos casos as convergências obedecem uma lei de potência com expoentes inteiros, em forte contraste com a convergência típica de Feigenbaum, que também segue uma lei de potências, porém com expoente fracionário. Por razões discutidas em detalhe dentro do trabalho, conjecturamos ser o escalonamento unitário de carácter geral sempre que se tenham fam{lias de fases periódicas participando de um processo de acumulação com adição de períodos. Observamos que os conjuntos de números racionais (números de rotação) que rotulam as infinitas fam{lias de fiores, (fases periódicas) nos conjuntos tipo-Mandelbrot, também exibem a mesma convergência unitária. Tal fato nos leva a crer que, dum ponto de vista teórico, este "scaling"parece originar-se de propriedades métricas dos racwna%s. Além disto, complementamos o estudo das propriedades métricas dos conjuntos tipo-Mandelbrot com um estudo detalhado da sua estrutura interna, via multiplicadores das órbitas periódicas estáveis, reais e complexas. Observamos que a parte real (imaginária) dos multiplicadores define certos eixos de simetria transversal (longitudinal) em cada fior, que podem ser tomados como uma espécie de "sistema de coordenadas cartesiano". Em tal sistema, observamos um ordenamento simétrico dos números de rotação das fiores, de maneira similar ao ordenamento dos números racionais no círculo unitário. Mostrando desta forma que o interior de cada fior é isomorfo ao círculo unitário. A medida que nos aproximamos das zonas de transição isoperiódica (de órbitas complexas para reais), observamos uma rotação dos eixos transversais locais de cadafior em direção aos eixos longitudinais, até ambosficarem alinhados, no limite da acumulação. Esta mudança não ocorre nos círculos do conjunto de Mandelbrot, onde ambos eixos permanecem perpendiculares até alcançar um tamanho nulo no ponto raiz. Isto parece mostrar que, apesar dos conjuntos Mandelbrot e tipo-Mandelbrot compartilharem várias propriedades métricas, a ausência de conectividade local nestes últimos modifica significativamente sua estrutura interna. / In this work we study scaling proprerties of certain structures recently found in phase diagrams, called as Mandelbrot-like sets. Such structures (sets) are important becausethey appear repeatedly in dinamical systems, particularly, in differentials equations that describe lasers and others physical models. Df particular interest, are scalings of codimension-2, i.e., that depend on the simultaneous variation of two physical parameters to be observed. Through the obtention of exact expressions for the birth points of stability domains ("cactus flowers''), we proved analitically that the accumulation rate of the domains converges to a constant limit value equal to unity. Another convergence rates such as, for example, orientation of the domain axis with respect to the horizontal, the decrease of domains heights and areas, also converge to unity. We also founded this convergence in the Mandelbrot set. In both cases, the convergences obey a power law with integer exponents, in contrast with the typical Feigenbaum convergence, that also follows a power law but with fraccionary exponent. For the reasons discuted in detail along the work, we conjecture this unitary scaling to have a general caracter always that one have families of periodic fases participating in a process of accumulation with period adding. We observed that the rational numbers sets that label the infinity flower's families (periodic phases), in the Mandelbrot-like sets, also exhibit the same rate of convergence. This fact lead us to believe, from a theoretical point of view, that this scaling seems to arise from the metrical properties of rationals. Besides this, we complemented the study of scalings in the Mandelbrot-like sets with a detailed study of their internal structure, via multipliers of the stable periodic orbits, both real and complexo We observed that the real (imaginary) part of multipliers define certain transversal (longitudinal) axis of simetry en each flower, that can be take as a sort of local "cartesian coordinates system". In such system, we observe a symmetric ordering of the rotation numbers of flowers, like the ordering of rational numbers in the unitary circle. Showing of this form that the inner of each flower is isomorphic to the unitary circle. As we aproximate to the isoperiodic transition zones (of complexto realorbits),wefounded a rotationof the transversallocalaxis of each flower toward the longitudinal axis, until both axis stay aligned, at the accumulation limito This rotation does not occur inside the Mandelbrot set circles, where both axis remain perpendicular until they reach a null size at the root point. This seems to show that, in spite of Mandelbrot and Mandelbrot-like sets to share several metric properties, the lack of local conectivity in the latest modifies significantly their internal structure.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Kompromiss zwischen Universalität und Effizienz bei Instanzennetzsimulatoren zu untersuchen, insbesondere für die Simulation von digitaler Hardware. Ein Instanzennetzsimulator wird definiert mit Hinsicht auf maximale Universalität. Dieser Simulator muss für die Simulation beliebiger Instanzennetze anwendbar sein. Hardware auf der Gatter- und auf der Register-Transferebene wird modelliert für Simulation mit dem definierten Instanzennetzsimulator. Ebenso werden spezifische Hardware- Simulatoren definiert, wobei repräsentative Modelle der Gatter- und der Register-Transferebene ausgewählt werden. Da diese Hardware-Simulatoren nur für bestimmte Systemklassen geeignet sind, die Unterklassen von Instanzennetzen darstellen, bringen sie einen gewissen Effizienzgewinn gegenüber dem allgemeinen Instanzennetzsimulator. Die Messung dieses Gewinns und seine Zurückführung auf bestimmte Eigenschaften der Instanzennetze und der digitalen Systeme sind konkrete Ziele dieser Arbeit. Um diese Messung zu ermöglichen, werden digitale Systeme durch Parametersätze dargestellt. Diese Parameter erlauben uns, exakte Ausdrücke fir den Simulationszeitverbrauch aller definierten Simulatoren abzuleiten. Durch Variierung der Parameterwerte wird das ganze Spektrum der digitalen Systeme erfasst.

Esquemas baseados em grafos, em diferentes níveis de formalismo, são um forte apelo para a constituição de representações de sistemas complexos e de grande porte aplicados em várias áreas do conhecimento. Este fato responde pelo crescimento acentuado de métodos e representações formais baseadas em grafos e aplicadas em diferentes áreas, especialmente na Engenharia. As Redes de Petri (RdP) constituem um destes métodos, que apareceu em 1962 e desde então tem contribuído para o avanço dos métodos formais para o tratamento de sistemas de controle, sistemas discretos, logística, workflow, cadeia de fornecedores, redes de computadores, e uma variada classe de outros sistemas. Da mesma forma que outras representações formais, as primeiras tentativas de uso prático destas redes estiveram sempre ligadas ao domínio de aplicação, o que levou à criação de várias extensões. Por outro lado, a necessidade de se aplicar a representação em redes para sistemas de grande porte suscitou a discussão sobre as limitações do formalismo e sobre a necessidade de se inserir redes de alto nível. No entanto, todo este desenvolvimento, apesar de sua difusão em diferentes domínios, levantou a discussão sobre a unificação das redes. Desde 1992 a unificação do formalismo das RdPs é discutida pela comunidade acadêmica e, finalmente, no início deste século um padrão ISO/IEC foi proposto. Esta proposta conduz a dois desafios: i) mostrar que um formalismo de redes que seja candidato a ser usado na prática pertença de fato à classe de redes prescrita pelo padrão; ii) participar da discussão sobre a semântica das extensões propondo ambientes computacionais para o uso prático na modelagem e design de sistemas de grande porte. A rede GHENeSys, concebida e desenvolvida no Design Lab da Universidade de São Paulo, é uma rede estendida com conceitos de orientação a objetos, um mecanismo de hierarquia e, até o momento, parece ser uma das primeiras tentativas de prover um ambiente de modelagem e design com as propriedades de uma rede unificada, com capacidade para cobrir as diferentes variantes das RdP e suas extensões. Neste trabalho é apresentada uma proposta de ambiente integrado de modelagem para a representação de sistemas a eventos discretos (SEDs) em RdP, baseada em um formalismo enquadrado dentro da norma ISO/IEC 15909 recentemente proposta. Este formalismo é a rede GHENeSys, que terá sua definição estendida utilizando como base a definição das RdPs Coloridas (CPN) com o objetivo de permitir a representação de tipos nas marcas. Um protótipo para testes, resultado da integração de diversos trabalhos desenvolvidos separadamente por membros do D-Lab que nunca foram implementados nem integrados em formalismo único, é apresentado. Este protótipo é utilizado em um estudo de caso com a finalidade de validar de forma prática os novos elementos acrescentados à definição da rede GHENeSys para permitir a modelagem de sistemas utilizando os elementos das RdPs de alto nível. / Graph schemas are a strong approach to the representation (in dierent degrees of formality) of large and complex systems in several areas of knowledge. This fact has provided a continuous growth of methods and new formal schemas, specially in Engineering. Petri Nets(PN) are one of these methods, which appears in 1962 and since then has improved the representation of discrete control, discrete systems, logistics, workflow, supply chain, computer networks, and a variety of other systems. As any other representation, the first attempts to use it in practice were always made in a close relation between the representation and the domain of discourse, openning opportunity for several extensions. Also the need to use it in large systems brought a discussion about the formalism and the need for high level systems. However, all this development, besides the broad use in different domains, rose the need for an unified approach. Since 1992 such unification has been addressed by the scientific community and finally, in the beginning of this century, a ISO/IEC standard was proposed. That proposal also brings two new challenges: i) to show that any proposed net that belongs to Petri Net class proved itself as satisfying the requirements of the standard; ii) to enter the discussions of the semantics of extensions and also provide practical and unified system environments that can really support the design of large and complex systems. In this work, we present a proposal for the developing of an integrated modeling environment for the representation of discrete event systems using Petri Nets. This environment will use an underlying formalism framed within the rules defined recently by the ISO/IEC, in the standard 15909. The formalism to be used will be the GHENeSys net, which will have its definition extended using the definition of the Coloured PN (CPN) as a starting point in order to allow the representation of types within the net tokens. A testing prototype for this integrated modeling environment, result of the integration of several previous works of D-Lab members that were never implemented or integrated in a unique formalism, is presented. This prototype will be used in a case study in order to validate in practical way the new elements added to the definition of GHENeSys, to allow the modeling of systems using the elements of HLPNs.

Neste trabalho se pesquisou a identificação por subespaços para modelos de sistemas lineares invariantes no tempo em espaço de estados operando em tempo discreto, aplicado a sistemas em malha aberta e malha fechada. Dentro da identificação em malha aberta foram estudados os casos determinístico e estocástico determinístico para os métodos MOESP e N4SID. Como resultado deste estudo se apresentou um novo método, MON4SID, que usa a técnica MOESP para encontrar a matriz de observabilidade estendida e N4SID para recuperar as matrizes do sistema, a partir dos dados de entrada e saída. Duas variantes do método MON4SID são apresentadas para o caso determinístico e uma para determinístico - estocástico. Para verificar seu desempenho, este método foi aplicado a três tipos de processos: processo MIMO, sistema SISO e um processo benchmark MIMO da Shell. Foram usados nove algoritmos para identificar os diferentes processos e seus resultados foram comparados. Em todos eles o método MON4SID teve um bom desempenho. Para o caso de identificação em malha fechada, foram estudados os métodos MOESPC e N4SIDC para malha fechada. Estes métodos surgem como uma extensão dos métodos aplicados para malha aberta, mas a forma de solucionar o problema para malha fechada é diferente, por exemplo, o método MOESP computa um sistema global a partir do qual as matrizes da planta e do controlador são estimadas, através de uma redução de ordem e o método N4SID computa as matrizes da planta através do problema de mínimos quadrados, mas é necessário conhecer os parâmetros de Markov do controlador. Como resultado deste estudo foi apresentado o método MON4SIDC, o qual se baseia no método MON4SID para malha aberta. Este novo método usa a técnica MOESP para computar o sistema global e depois as matrizes da planta são estimadas por meio do método dos mínimos quadrados. Neste método não é necessário ter nenhum conhecimento do controlador. Um sistema simulado é usado para avaliar o desempenho do algoritmo MON4SIDC e seu resultado é comparado com outros algoritmos existentes na identificação para malha fechada PEM, N4SIDC, ARXS e MOESPC. O método MON4SIDC teve um bom desempenho, inclusive para sistemas com ruído, o que não aconteceu para o caso PEM e ARXS. / In this work it was researched subspace identification for models of linear time invariant systems in state space operating in discrete time, applied to open and closed loop systems. In the open loop identification the deterministic and stochastic - deterministic cases were studied for the methods MOESP and N4SID. As a result of this study a new method MON4SID is presented, which uses the technique MOESP to find the extended observability matrix and N4SID to compute the system matrices, from a set of input-output measurements. Two variants of the method MON4SID are presented for the case deterministic and one for deterministic - stochastic. To verify its performance, this method was applied to three types of processes: process MIMO, system SISO and a MIMO benchmark process of Shell. Nine algorithms were used to identify the different processes and their results are compared. In all of them the method MON4SID had a good performance. For the closed loop identification, the methods MOESPC and N4SIDC were studied. These methods appear as an extension of the methods applied for open loop identification, but the form of solving the problem for closed loop is different. For instance, the method MOESP computes a global system from which the plant matrices and controller matrices are computed through an order reduction and the method N4SID computes the plant matrix through the problem of least squares, but it is necessary to know the Markov parameters of the controller. As a result of this study the method MON4SIDC was presented, which uses the method MON4SID for open loop. This new method uses the technique MOESP to compute the global system and the plant matrices are estimated through the problem of least squares. In this method it is not necessary to have any knowledge about the controller. A simulated system is used to evaluate the performance of the algorithm MON4SIDC and its results are compared with other existent algorithms for closed loop identification: PEM, N4SIDC, ARXS and MOESPC. The method MON4SIDC presented a good performance, even with systems with noise, what did not occur with PEM and ARXS.

A produção brasileira de cana-de-açúcar foi de cerca de 426 milhões de toneladas na safra 2006/2007, tendo o estado de São Paulo participado com aproximadamente 264 milhões desse total. Esses valores conferem ao país a posição de maior produtor mundial de cana-de-açúcar, comprovando a importância do setor sucroalcooleiro na economia brasileira. As paradas na indústria açucareira, caracterizadas pela interrupção da produção por falta de matéria-prima, podem afetar negativamente a qualidade do produto final. Para que o abastecimento de cana na moenda seja feito de forma contínua é importante que o dimensionamento da frota para execução das operações de corte, carregamento e transporte (CCT) da cana-de-açúcar, até a entrega dela na usina, seja realizado de forma criteriosa, sob pena de se incorrer em elevado custo operacional. Estas operações podem ser executadas de diversas maneiras, variando parâmetros desde o tipo de corte (corte manual ou mecanizado) como o tipo de equipamento utilizado (carregadoras, colhedoras, tratores-reboque, etc.). Devido à interdependência dos processos, é possível a ocorrência de tempos não produtivos (filas) nos locais de carregamento e descarga, justamente pela quantificação desbalanceada dos recursos ou devido à variabilidade dos tempos de processo. Este trabalho aborda o problema de dimensionamento da frota de equipamentos utilizados no CCT, utilizando-se a técnica de simulação de eventos discretos. Este problema consiste, basicamente, em determinar a quantidade de equipamentos necessários ao cumprimento das operações citadas, de forma a maximizar a produção do sistema como um todo, minimizando o custo operacional. Foi desenvolvido um modelo de simulação que representa com fidelidade as operações de uma usina de cana-de-açúcar com capacidade de moagem de 19.500 t/dia. Investigou-se necessidade de equipamentos frente a diferentes políticas de despacho da frota de caminhões, comparando o despacho estático de conjuntos de caminhões por frente de corte versus despacho Dinâmico; avaliou-se também a adoção de sistema drop and hook (D&H) para as composições de transporte. O modelo desenvolvido foi capaz de mostrar como as decisões logísticas afetam a produtividade da frota e, conseqüentemente, o custo do sistema. O cenário com despacho dinâmico e sem adoção de D&H apresentou o melhor resultado de custo operacional. Os resultados indicaram também que a adoção de reboques reserva na lavoura é economicamente viável. Como o modelo é bastante flexível quanto às configurações de cenários, outras combinações de fatores podem ser avaliadas. / The Brazilian production of cane sugar was around 426 million tonnes in the 2006/2007 season, the state of São Paulo participated in about 264 million from that sum. These figures give the country the position of the world\'s largest sugar cane producer , showing the importance of sugar-alcohol section in the Brazilian economy. The halts on the sugar industry, characterized by the interruption of production due to the lack of raw material, may adversely affect the quality of the final product. For the supply of cane in the milling to be done on a continuous way, it is important that the size of the fleet which runs the cutting, loading and transportation of sugar cane (CCT) operations up to its delivery in the mill- is carried out carefully, under penalty of incurring high operational costs. These operations might be implemented in different ways, ranging parameters from the kind of cut (manual or mechanical cutting) as the kind of equipment (loaders, harvesters, tractors, trailers, etc.). Due to the interdependence in the processes, it is possible the occurrence of non-productive time (queues) in place of loading and unloading, due to unbalanced quantifying of resources or due to the variability of time during the process. This paper approaches the problem of the equipment fleet sizing used in the CCT, using the simulation of discrete events technique. This problem consists in determining the necessary amount of equipment to perform the above operations, in order to maximize the production of the system as a whole, minimizing the operational costs. We developed a simulation model that represents with accuracy the operations of a sugar cane plant with a milling capacity of 19,500 ton / day. The need for equipments facing different political dispatch from the fleet of trucks has been investigated, by comparing the dispatch of Static sets of trucks for each cutting front versus dynamic dispatch and the use of drop and hook system (D & H) for the transportation setting. The developed model was able to show how the logistics decisions affect the fleet productivity and, consequently, the cost of the system. The scenario with dynamic dispatch and no D & H use had the best results of operational costs. The results also indicated that the use of backup trailers in farming is economically viable. As the model is quite flexible concerning scenario settings , other combinations of factors can be evaluated.

Neste trabalho estudamos propriedades métricas de certas estruturas recentemente descobertas em diagramas de fase, chamadas de conjuntos tipo de Mandelbrot. Tais estruturas (conjuntos) são importantes pois aparecem repetidamente em sistemas dinâmicos, em particular, em equações diferenciais que descrevem lasers e outros modelos físicos. De particular interesse, são escalonamentos (scalings) de codimensão 2, i.e. que dependem da variação simultânea de dois parâmetros físicos para serem observados. Através da obtenção de expressões exatas dos pontos de nascimento de domínios de estabilidade {"fiores de cactus'?, conseguimos demonstrar analiticamente que a velocidade de acumulação dos domínios convergepara um valor limite constante igual à unidade. Outras taxas de convergência tais como, por exemplo, a orientação do eixo dos domínios com respeito à horizontal, a diminuição das alturas e das áreas dos domínios, também convergem para a unidade. Tal convergência foi também por nós encontrada no conjunto de Mandelbrot. Em ambos casos as convergências obedecem uma lei de potência com expoentes inteiros, em forte contraste com a convergência típica de Feigenbaum, que também segue uma lei de potências, porém com expoente fracionário. Por razões discutidas em detalhe dentro do trabalho, conjecturamos ser o escalonamento unitário de carácter geral sempre que se tenham fam{lias de fases periódicas participando de um processo de acumulação com adição de períodos. Observamos que os conjuntos de números racionais (números de rotação) que rotulam as infinitas fam{lias de fiores, (fases periódicas) nos conjuntos tipo-Mandelbrot, também exibem a mesma convergência unitária. Tal fato nos leva a crer que, dum ponto de vista teórico, este "scaling"parece originar-se de propriedades métricas dos racwna%s. Além disto, complementamos o estudo das propriedades métricas dos conjuntos tipo-Mandelbrot com um estudo detalhado da sua estrutura interna, via multiplicadores das órbitas periódicas estáveis, reais e complexas. Observamos que a parte real (imaginária) dos multiplicadores define certos eixos de simetria transversal (longitudinal) em cada fior, que podem ser tomados como uma espécie de "sistema de coordenadas cartesiano". Em tal sistema, observamos um ordenamento simétrico dos números de rotação das fiores, de maneira similar ao ordenamento dos números racionais no círculo unitário. Mostrando desta forma que o interior de cada fior é isomorfo ao círculo unitário. A medida que nos aproximamos das zonas de transição isoperiódica (de órbitas complexas para reais), observamos uma rotação dos eixos transversais locais de cadafior em direção aos eixos longitudinais, até ambosficarem alinhados, no limite da acumulação. Esta mudança não ocorre nos círculos do conjunto de Mandelbrot, onde ambos eixos permanecem perpendiculares até alcançar um tamanho nulo no ponto raiz. Isto parece mostrar que, apesar dos conjuntos Mandelbrot e tipo-Mandelbrot compartilharem várias propriedades métricas, a ausência de conectividade local nestes últimos modifica significativamente sua estrutura interna. / In this work we study scaling proprerties of certain structures recently found in phase diagrams, called as Mandelbrot-like sets. Such structures (sets) are important becausethey appear repeatedly in dinamical systems, particularly, in differentials equations that describe lasers and others physical models. Df particular interest, are scalings of codimension-2, i.e., that depend on the simultaneous variation of two physical parameters to be observed. Through the obtention of exact expressions for the birth points of stability domains ("cactus flowers''), we proved analitically that the accumulation rate of the domains converges to a constant limit value equal to unity. Another convergence rates such as, for example, orientation of the domain axis with respect to the horizontal, the decrease of domains heights and areas, also converge to unity. We also founded this convergence in the Mandelbrot set. In both cases, the convergences obey a power law with integer exponents, in contrast with the typical Feigenbaum convergence, that also follows a power law but with fraccionary exponent. For the reasons discuted in detail along the work, we conjecture this unitary scaling to have a general caracter always that one have families of periodic fases participating in a process of accumulation with period adding. We observed that the rational numbers sets that label the infinity flower's families (periodic phases), in the Mandelbrot-like sets, also exhibit the same rate of convergence. This fact lead us to believe, from a theoretical point of view, that this scaling seems to arise from the metrical properties of rationals. Besides this, we complemented the study of scalings in the Mandelbrot-like sets with a detailed study of their internal structure, via multipliers of the stable periodic orbits, both real and complexo We observed that the real (imaginary) part of multipliers define certain transversal (longitudinal) axis of simetry en each flower, that can be take as a sort of local "cartesian coordinates system". In such system, we observe a symmetric ordering of the rotation numbers of flowers, like the ordering of rational numbers in the unitary circle. Showing of this form that the inner of each flower is isomorphic to the unitary circle. As we aproximate to the isoperiodic transition zones (of complexto realorbits),wefounded a rotationof the transversallocalaxis of each flower toward the longitudinal axis, until both axis stay aligned, at the accumulation limito This rotation does not occur inside the Mandelbrot set circles, where both axis remain perpendicular until they reach a null size at the root point. This seems to show that, in spite of Mandelbrot and Mandelbrot-like sets to share several metric properties, the lack of local conectivity in the latest modifies significantly their internal structure.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Kompromiss zwischen Universalität und Effizienz bei Instanzennetzsimulatoren zu untersuchen, insbesondere für die Simulation von digitaler Hardware. Ein Instanzennetzsimulator wird definiert mit Hinsicht auf maximale Universalität. Dieser Simulator muss für die Simulation beliebiger Instanzennetze anwendbar sein. Hardware auf der Gatter- und auf der Register-Transferebene wird modelliert für Simulation mit dem definierten Instanzennetzsimulator. Ebenso werden spezifische Hardware- Simulatoren definiert, wobei repräsentative Modelle der Gatter- und der Register-Transferebene ausgewählt werden. Da diese Hardware-Simulatoren nur für bestimmte Systemklassen geeignet sind, die Unterklassen von Instanzennetzen darstellen, bringen sie einen gewissen Effizienzgewinn gegenüber dem allgemeinen Instanzennetzsimulator. Die Messung dieses Gewinns und seine Zurückführung auf bestimmte Eigenschaften der Instanzennetze und der digitalen Systeme sind konkrete Ziele dieser Arbeit. Um diese Messung zu ermöglichen, werden digitale Systeme durch Parametersätze dargestellt. Diese Parameter erlauben uns, exakte Ausdrücke fir den Simulationszeitverbrauch aller definierten Simulatoren abzuleiten. Durch Variierung der Parameterwerte wird das ganze Spektrum der digitalen Systeme erfasst.

O objeto de estudo deste trabalho é a construção de modelos que permitam a estruturação do projeto do controle de sistemas flexíveis de manufatura que considerem não somente estados de operação normal, mas também estados anormais, isto é, em situações de falhas. Entende-se como falha o desvio de pelo menos uma propriedade do sistema que leva o mesmo a um estado de defeito, que por sua vez se define como um comportamento incomum, não projetado, do sistema sob estudo, que finalmente é manifestado como um defeito. Sistemas flexíveis de manufatura são sistemas que executam múltiplos processos visando à produção de diversos bens. O processo é um conjunto de ações de transformação que por sua parte requerem um conjunto de recursos que são compartilhados por outros processos simultaneamente. Sistemas flexíveis de manufatura envolvem um número relativamente grande de componentes, máquinas, equipamentos e operadores humanos, que interagem de maneira diversificada manipulando um grande conjunto de informação e diferentes materiais em ambientes que podem até ser agressivos. Independentemente de qualquer programa de manutenção, falhas são eventos que são possíveis de acontecer em qualquer sistema de tal natureza. Num ambiente ideal, o funcionamento de todos os componentes poderia ser monitorado com o objetivo de detectar as falhas prematuras, mas devido ao custo envolvido, isso se torna inviável. Neste sentido surge o desafio de detectar as falhas a partir da observação do contexto do funcionamento do processo, mediante a monitoração de alguns parâmetros, em geral de fácil acesso, e tomando em consideração manifestações (sintomas) das falhas de um ponto de vista qualitativo. O presente trabalho propõe a utilização de redes Bayesianas para o diagnóstico de falhas em sistemas flexíveis de manufatura. As redes Bayesianas constituem uma ferramenta útil para a representação das relações que existem entre as causas (componentes em estado de falha) e os sintomas (observações anormais do processo). A partir deste modelo, inferências podem ser feitas para o diagnóstico do sistema.Por outro lado, nos últimos anos a rede de Petri tem sido utilizada exitosamente na representação dos aspectos de controle de sistemas produtivos e particularmente de sistemas de manufatura e, desta forma, considera-se aqui tal ferramenta para a modelagem do sistema não só em condições normais de funcionamento como também para a representação do tratamento de falhas, no contexto de um sistema tolerante a anomalias do processo. Especial ênfase é dada à estruturação de uma metodologia que permita a concepção de um procedimento eficaz para a construção de modelos de controle. / The objective of the present work is the construction of models proper for the easy implementation of flexible manufacturing control systems able to handle not only with normal behavioral conditions, but with abnormal (or faulty) behavior as well. A fault is defined as a deviation of at least one system property that drives the system into an error state. An error is defined as an uncommon behavior, not expected from the system functionalities. Flexible manufacturing systems are systems that execute multiple processes for the production of several items in several ways. A process is a sequence of certain transformation tasks that require a set of resources shared simultaneously by multiple processes. In this sense, flexible manufacturing systems are constituted of a relatively great number of devices, machines, equipments and human operators that work together manipulating great quantities of information and materials. This work is usually performed in aggressive environments. So, independent of any maintenance program, faults are events that cannot be totally avoided. In an ideal environment, the monitoring of all components is the way to avoid faults. Nevertheless, due to the cost involved, this is an impossible task. In this context, there is a challenge to properly detect faults from the observation of the systems context, through the monitoring and observation of some parameters in general easy to access, including also qualitative information from operators. In the present work, it is proposed the use of Bayesian networks for the fault diagnosis in flexible manufacturing systems. Bayesian networks constitute a useful tool for the modeling of the causal relation between the causes (faulty components) and the symptoms (manifestations). Based on this model, inference can be done for the system diagnosis task. Additionally, in the last years Petri net has been successfully used for the modeling of control systems of productive systems and particularly, manufacturing control systems. In this work, beyond the use of Petri net for the modeling of normal situations of the system, Petri net is used for the modeling of the fault treatment techniques. This drives the system tolerance to faults. Especial emphasis is laid into methodological issues that allows for the structuration of a systematic procedure proper for the modeling and construction of control systems.

Esta tese trata do problema de controle ótimo estocástico de sistemas com saltos Markovianos e ruído multiplicativo a tempo discreto, com horizontes de tempo finito e infinito. A função custo é composta de termos quadráticos e lineares nas variáveis de estado e de controle, com matrizes peso indefinidas. Como resultado principal do problema com horizonte finito, é apresentada uma condição necessária e suficiente para que o problema de controle seja bem posto, a partir da qual uma solução ótima é derivada. A condição e a lei de controle são escritas em termos de um conjunto acoplado de equações de Riccati interconectadas a um conjunto acoplado de equações lineares recursivas. Para o caso de horizonte infinito, são apresentadas as soluções ótimas para os problemas de custo médio a longo prazo e com desconto, derivadas a partir de uma solução estabilizante de um conjunto de equações algébricas de Riccati acopladas generalizadas (GCARE). A existência da solução estabilizante é uma condição suficiente para que tais problemas sejam do tipo bem posto. Além disso, são apresentadas condições para a existência das soluções maximal e estabilizante do sistema GCARE. Como aplicações dos resultados obtidos, são apresentadas as soluções de um problema de otimização de carteiras de investimento com benchmark e de um problema de gestão de ativos e passivos de fundos de pensão do tipo benefício definido, ambos os casos com mudanças de regime nas variáreis de mercado. / This thesis considers the finite-horizon and infinite-horizon stochastic optimal control problem for discrete-time Markov jump with multiplicative noise linear systems. The performance criterion is assumed to be formed by a linear combination of a quadratic part and a linear part in the state and control variables. The weighting matrices of the state and control for the quadratic part are allowed to be indefinite. For the finite-horizon problem the main results consist of deriving a necessary and sufficient condition under which the problem is well posed and a optimal control law is derived. This condition and the optimal control law are written in terms of a set of coupled generalized Riccati difference equations interconnected with a set of coupled linear recursive equations. For the infinite-horizon problem a set of generalized coupled algebraic Riccati equations (GCARE) is studied. In this case, a sufficient condition under which there exists the maximal solution and a necessary and sufficient condition under which there exists the mean square stabilizing solution for the GCARE are presented. Moreover, a solution for the discounted and long run average cost problems is presented. The results obtained are applied to solver a portfolio optimization problem with benchmark and a pension fund problem with regime switching.