O volume crescente de projetos de pesquisa que envolvem software motiva a realização de análises sobre os processos utilizados no desenvolvimento desses projetos, considerando-se as atividades realizadas, os resultados obtidos e a aplicação de recursos. Na área de Engenharia de Software, processos têm sido propostos nos últimos anos com o objetivo de contribuir para o desenvolvimento de projetos de pesquisa que envolvem software. Busca-se, de forma geral, auxiliar o gerenciamento dos diversos artefatos que podem ser gerados, por exemplo, modelos, código fonte, relatórios técnicos e artigos científicos. As soluções apresentadas na literatura começaram a ser propostas recentemente e, portanto, os estudos realizados nessa área apresentam-se em estágio bastante inicial. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi definir um processo para o desenvolvimento de projetos de pesquisa envolvendo software, que esteja de acordo com um conjunto de requisitos identificado e que possa contribuir para a evolução desses projetos. Para reforçar a continuidade dos projetos, foi estudada a abordagem de design rationale, com o objetivo de oferecer meios para que as decisões sejam capturadas e registradas em fases específicas do desenvolvimento. O processo de documentação foi enfatizado, ou seja, foi investigado como a abordagem de design rationale poderia ser utilizada para melhorar a documentação dos projetos de pesquisa. Como um resultado obtido, foi definido um modelo para representação de design rationale (DR-SACI), implementado em uma ferramenta CASE e avaliado em um experimento / The increasing volume of research projects in the context of software is a motivation for analyzing processes which are used to develop such projects, regarding activities that are carried out, results that are gathered and application of resources. In the Software Engineering area, recently, processes have been considered with the objective to contribute for research projects development in which software is an element. Overall, the main purpose is to help management overtime of artifacts that can be produced, such as, models, code, technical reports and scientific papers. However, research developed in this direction and solutions discussed in the literature are presented in an initial stage. Therefore, the objective of this work was to define a process for development of research projects regarding a set of requirements. It is expected that such process can be useful to contribute for evolution of these projects. To reinforce the aspect of research project evolution, the design rationale approach was studied. The goal was to provide the opportunity of capturing and registering decisions in specific development phases. The documentation process was emphasized, i.e., the design rationale approach was analyzed focusing on the improvement of research projects documentation. As a result, a model for design rationale representation was defined, implemented in a CASE tool and evaluated by means of an experiment

Aplicações que demandam uma sincronização entre usuários móveis requerem um mecanismo para a difusão (multicast) de mensagens entre dispositivos móveis. Em alguns casos, o multicast deve ser atômico, isto é, ou todos os elementos do grupo processam a mensagem difundida, ou nenhum deles. O AM2C é um protocolo para multicast atômico em Computação Móvel. Entretanto, o principal problema do AM2C é sua falta de escalabilidade, uma vez que este protocolo faz uma difusão para todas as estações-base na rede fixa. Esta dissertação descreve o projeto, implementação, simulação e avaliação dos protocolos AM2C e iAM2C, onde o segundo protocolo é uma variante escalável do primeiro. As implementações e simulações foram feitas usando o ambiente MobiCS - Mobile Computing Simulator, que é uma ferramenta para o teste e a análise de desempenho de protocolos distribuídos em redes móveis. A dissertação apresenta uma comparação detalhada dos protocolos para diferentes configurações de rede e diversos padrões de migração dos hosts móveis. / Applications that demand some synchronization among mobile users require a mechanism for reliable delivery of multicast messages to a group of mobile hosts. In some cases, the multicast must be atomic, i.e., either all or none of the mobile hosts accept each message. The AM2C is a protocol for atomic multicast in Mobile Computing. However, the main problem of AM2C is its lack of scalability, since it is based on broadcasts to all base stations in the fixed network. This work describes the project, implementation, simulation and evaluation of the protocols AM2C and iAM2C, where the second protocol is a scalable variant of the first. The implementations and simulations were performed using MobiCS - Mobile Computing Simulator, that is a tool for testing and doing performance analysis of distributed protocols in mobile networks. This work presents a detailed comparison of the protocols for different network configurations and various patterns of mobile hosts migrations.

Os mercados estão se tornando independentes de barreiras geográficas e as indústrias têm procurado novas configurações de sistemas produtivos (SPs), passando de estruturas centralizadas para estruturas distribuídas, deslocando suas plantas produtivas para países com reservas de energia e baixos custos operacionais. Para permitir a coordenação e gerenciamento deste tipo de SP disperso, aproveita-se dos avanços das tecnologias mecatrônicas e de informação, as quais permitem uma maior cooperação entre as partes do sistema e entre os atores (clientes, operadores, administradores, etc.) envolvidos. Cada parte do SP disperso que também é um SP tem seu grau de autonomia operacional. Esse tipo de sistema apresenta novos problemas de integração e coordenação de componentes, que têm que ser superados para se chegar a uma efetiva implementação. A falta de dados de testes já realizados com estruturas distribuídas dificulta o desenvolvimento prático de SPs dispersos. Este trabalho inicialmente adota uma arquitetura de controle para a negociação entre usuários de um SP disperso. Para a implementação da arquitetura foram desenvolvidos modelos computacionais explorando o potencial da rede de Petri e do PFS (production flow schema) para sistematizar a construção dos modelos. Pela análise dos modelos com base nas propriedades da rede de Petri avaliou-se a arquitetura de controle e estabeleceu-se as especificações que foram adotadas para sua implementação prática. A implementação e os testes foram realizados considerando os subsistemas autônomos de um sistema flexível de montagem que emula um SP disperso. Os estudos, análises e testes realizados foram fundamentais para adquirir maior experiência prática relacionado a concepção, projeto, implementação e operação de arquiteturas de controle distribuído aplicadas a SPs dispersos. / The markets are becoming independent of geographic and industry have sought new configurations of productive systems, from centralized structures to distributed structures, shifting their production plants to countries with energy reserves and low operating costs. To allow the coordination and management of this type of dispersed productive system, takes advantage of advances in mechatronics and information technologies, which allow greater cooperation between parts of the system and among stakeholders (customers, operators, administrators, etc.) involved. Each part of disperse productive system, that is also a productive system, has its own level of operational autonomy. This type of system presents new problems of integration and coordination of components that must be overcome to achieve effective implementation. The lack of data from tests already carried out with distributed structures hinders the practical development of disperse productive systems. This work initially adopts a control architecture for negotiation between users of a disperse productive system. For the implementation of the architecture were developed computational models exploring the potential of Petri networks (PN) and the production flow schema (PFS) to systematize the construction of models. For the analysis of models based on the PN properties we evaluated the control architecture and established the specifications that were used for its practical implementation. The implementation and the tests were performed considering the autonomous subsystems of a flexible mounting system that emulates a disperse productive system. The studies, analysis and tests were essential to acquire more practical experience related to conception, design, implementation and operation of distributed control architectures applied to disperse productive systems.

Processamento distribuído tem sido utilizado amplamente para melhorar o desempenho de aplicações com alta demanda computacional. Diferentes arquiteturas e topologias distribuídas têm sido pesquisadas e utilizadas para prover o alto desempenho, proporcionando assim o recurso necessário para a exploração do paralelismo presente nas aplicações. A facilidade para construir sistemas computacionais de alto desempenho a partir de estações de trabalho interligadas através de redes de alta velocidade, aliada ao custo relativamente baixo e ao crescente avanço da tecnologia de circuitos integrados, possibilita a montagem de redes de computadores de baixo custo para a execução de aplicações paralelas. Devido a este fato, diversos sistemas de software para redes de estações têm sido desenvolvidos, visando a integração dos componentes distribuídos para a agregação das suas capacidades de processamento. No entanto, o processo de desenvolvimento de aplicações é complexo e difícil, dado que são necessários identificar o paralelismo existente nestas aplicações, e providenciar as comunicações necessárias. Neste trabalho, é apresentada uma proposta de metodologia de análise e predição de desempenho de programas paralelos, implementados com interface de passagem de mensagem (MPI), em ambientes de redes de estações de trabalho. É definida neste trabalho uma extensão da classe de grafos de tempo T-graph, denominado T-graph*, que representa, em alto nível, os programas paralelos instrumentados com MPI no nível de grafos. Com a construção de um grafo nesta classe, é possível conhecer o fluxo da execução do programa, do ponto de vista algorítmico. Ainda, é definida uma outra classe de grafos, denominada DP*Graph, que representa os programas paralelos com alto grau de detalhes, como mostrar de forma clara pontos de ocorrência de comunicação entre os nós de processamento do sistema computacional. Em paralelo com recursos e técnicas de modelagem analítica, são definidas estratégias para a avaliação de desempenho dos sistemas computacionais envolvidos. Uma vez obtidas as representações em grafos do programa paralelo e junto com as modelagens já refinadas e definidas, é possível efetuar avaliações necessárias e obter assim predições de desempenho, baseadas em dados experimentais obtidos previamente. Finalmente, os resultados experimentais obtidos mostram a viabilidade da metodologia definida nesta proposta, tanto a sua utilização e quanto à coerência das estratégias aplicadas neste trabalho. / Distributed processing has been widely used to improve the performance of applications that highly demand computational power. Different distributed architectures and topologies have been used in a search for high performance, providing further the necessary resource for the parallelism exploitation present in the applications. The ease to build high performance computer systems, by interconnecting workstations using a high speed network, together with relatively low cost and IC technology advances, it\'s possible to assembly a low cost computer network for the execution of parallel applications. Due to this fact, several applications and software systems for network of workstations have been developed, aiming the integration of distributed components for the aggregation of their processing power. Unfortunately, the process of application developing is complex and difficult, given that it is necessary identify the existing parallelism in these applications, and provide the communication needed. The control of multiple processes and their interactions are the main reasons for such complexity. It is shown, in this work, a methodology proposal for the performance analysis and prediction of parallel programs, implemented with message passing interface (MPI) in a network of workstations environment. We define, still in this work, an extension for T-graph (timing graphs), named T-graph*, a newer class of graphs from which we can represent parallel programs with MPI functions by using timing graphs. Together with resources and analytical modeling techniques, strategies are defined for the performance evaluation of computer systems involved. Once obtained the graph representation of a parallel program, in parallel with defined and refined models designed, it is possible to proceed with necessary evaluations and from this, performance prediction data, based on the experimental data obtained previously. Finally, experimental results obtained show the viability of the methodology proposed in this research, coherent strategies applied in this work and also, correct utilization of the techniques.

Ao empregar a teoria de controle para a dinâmica de uma estrutura, é possível projetar um observador potencialmente complexo que a partir da leitura de apenas um sensor estime o estado do sistema e determine os modos de vibração presentes. Este trabalho, no entanto, estuda o uso de filtros modais em controle de vibrações, com a motivação de que essa estratégia dependa de menos componentes eletrônicos. O objetivo é encontrar um filtro modal que possua alto desempenho em malha fechada mesmo com um número reduzido de sensores. Primeiramente foi desenvolvido o modelo dinâmico do sistema em malha aberta, com posterior otimização do filtro modal por meio do método do ponto interior. Depois, foi desenvolvido o modelo dinâmico do sistema em malha fechada. A seguir, um algoritmo genético otimizou o sistema de controle de vibrações seguindo duas metodologias. A primeira considera apenas as posições dos sensores como variáveis de otimização, enquanto a segunda leva em consideração não só as posições dos sensores como também os ganhos do filtro modal e o ganho de retroalimentação de velocidade. Os resultados do estudo do sistema em malha aberta mostram que se trata se um problema de otimização não-convexa, mas todas as tentativas levaram a crer que o mínimo global tenha sido encontrado para a função objetivo proposta, baseada no desvio quadrático da função de resposta em frequência do filtro modal com relação a uma referência pré-estabelecida. Os resultados do estudo do sistema em malha fechada mostram que considerar as posições e os ganhos como variáveis de otimização levam a um filtro modal mais conveniente do que o que é obtido levando-se em consideração apenas as posições. Finalmente, a partir da interpretação dos resultados, conclui-se que mesmo com um filtro modal composto por 5 sensores é possível ainda desenvolver um sistema de controle de vibrações que seja de fase mínima. Apesar de existir spillover de observação do ponto de vista de um filtro modal, nota-se que todos os modos estão em fase, o que acaba por ser até benéfico para o sistema de controle de vibrações. / The control systems theory may be applied to structural dynamics in order to design a potentially complex observer which is able to estimate the system\'s state from the readings of a sole sensor. This work, though, focused on the application of modal filters in vibration control based on the premise that this strategy will require a simpler hardware. The main target consists of finding a modal filter which can deliver high performance in vibration control despite being composed of a reduced number of sensors. In the first step, a dynamic model of a modal filter on a cantilever beam was developed, followed by an optimization carried on with the interior-point method. Then, the dynamic model of the closed-loop cantilever beam was developed aftwerwards. However, this time a genetic algorithm was used as the optimization method instead, with two methodologies being employed. While the first one considered only the placement of the sensors, the second one also takes into consideration the modal filter gains and the negative velocity feedback gain. The results yielded by the open-loop cantilever beam analysis showed that it is a non-convex optimization problem. However, all of the attempts support the belief that the global minimum has been found in the sense of the proposed objective function, which was based on the quadratic error between the frequency response function (FRF) of the modal filter and an idealized FRF used as reference. The results yielded by the closed-loop system optimization showed that it is more convenient to consider as optimization variables not only the placement of the sensors, but also their gains and the negative velocity feedback gain. Finally, after pondering over the obtained results, it has been concluded that the observation spillover resulting from a modal filter composed of a reduced number of sensors may be turned to the vibration control system\'s favour by means of optimization. The minimal-phase modal filter composed of 5 sensors found in this work stands out as the most notable example in this work, being able to guarantee stability for the first 12 modes since all of them are in-phase.

Muitos são os motivos para a realização de pesquisas que envolvam o setor de saneamento básico no Brasil, entre estes motivos estão algumas características muito peculiares relacionadas a este setor, características que vão desde a sua concepção e a sua forma de organização até sua susceptibilidade à externalidades como influências naturais, políticas e sociais. Este trabalho oferece uma visão prática sobre a aplicação de tecnologias de automação em sistemas de saneamento e tem como objetivo expor um conjunto de soluções voltadas à automação de sistemas de abastecimento hídrico. Os sistemas automatizados caracterizam-se principalmente pela necessidade de aquisição e envio de informações de um ou mais centros de controle operacionais a estações remotas situadas nas mais diversas localizações como: centros densamente urbanizados, áreas não urbanas, locais de acesso restrito, áreas costeiras, áreas portuárias, localidades subterrâneas e localidades de topografia elevada. Esta diversidade de características demanda um conjunto de soluções de automação, supervisão e gerenciamento de informações para o controle e a gestão do sistema de abastecimento de forma integrada e eficiente. Neste trabalho são descritas algumas destas soluções, aqui denominadas referenciais de análise, com o objetivo de delinear um modelo de automação para sistemas de abastecimento hídrico que possa oferecer subsídios para o desenvolvimento destes sistemas em regiões que ainda não os possuam plenamente automatizados. / Many are the reasons to carry out researches whom involves the sector of basic sanitation in Brazil, among these reasons are some very peculiar characteristics related to this section, characteristics that goes from its conception and organization to its susceptibility to the to external factors as natural, politics and social influences. This work offers a practical vision about the application of automation technologies in systems of sanitation and has as objective to expose a group of solutions oriented to the automation of hydric supply systems. That automated systems are characterized mainly by the necessity of acquisition and information sending of one or more operational control centers to remote stations located in the most several locations as: densely urbanized centers, non urban areas, restricted access places, coastal areas, port areas, underground places and high topography places. This diversity of characteristics demands a group of automation, supervision and administration of information solutions to the control and the administration of the supply system in an integrated and efficient way. In this work some of these solutions are described, here denominated analysis referentials, with the objective of delineating an automation model for hydric supply systems that could offer subsidies for the development of these systems in areas that still don\'t possess them fully automated.

Esta dissertação propõe uma metodologia de projeto de osciladores distribuídos controlados por tensão - DVCO - com realimentação reversa em freqüência de microondas. Estes constituem uma nova classe de osciladores recentemente proposta, a qual é obtida através da realimentação reversa de amplificadores distribuídos e tem como principal vantagem a possibilidade de sintonia em faixa ultra-larga de freqüência. São apresentados os fundamentos teóricos de operação do circuito e é proposta uma extensão da análise linear apresentada na literatura, considerando linhas de transmissão artificiais m-derivadas, a qual permite prever as transcondutâncias mínimas necessárias dos transistores e a freqüência inicial de oscilação. O método de projeto proposto é direcionado a DVCOs com realimentação reversa empregando transistores de efeito de campo dos tipos MESFET (Metal Semiconductor Field Effect Transistor) e PHEMT (Pseudomorfic High Electron Mobility Transistor), bem como ao uso de tecnologia de circuitos híbridos de microondas - MICs, e circuitos integrados monolíticos de microondas - MMICs. A metodologia proposta definiu critérios para implementar a topologia deste circuito através de componentes reais, considerando-se os parasitas associados aos mesmos. Para validação do procedimento de projeto, concebeu-se e simulou-se através do programa ADS da Agilent um oscilador intitulado DVCO 3 GHz, cuja faixa de freqüência especificada estende-se de 1 a 3 GHz e a potência mínima de saída especificada é de 10 dBm. Um protótipo foi construído em circuito híbrido e seus resultados experimentais foram comparados aos simulados. A freqüência de oscilação medida foi de 1,04 GHz a 3,05 GHz e a potência obtida esteve entre 9,8 e 14,3 dBm, apresentando boa concordância com as simulações. O ruído de fase foi medido entre 100 kHz e 1 MHz de distância da portadora, observando-se uma inclinação proporcional a 1/f3. Verificou-se que a diminuição da corrente de polarização Ids dos transistores, através da redução de sua tensão de polarização de porta-fonte Vgs, melhorou o ruído de fase. Na condição de polarização de menor ruído de fase, observaram-se valores entre -84 e -93 dBc/Hz a 100 kHz da portadora. / In this dissertation, a design methodology applied to microwave reverse feedback distributed voltage controlled oscillators - DVCO - is proposed. This circuit constitutes a new class of oscillators, obtained from reverse feeding back of the distributed amplifier. The main advantage of this topology is its capacity to achieve ultra-wideband frequency tuning. Circuit theoretical background is presented and an extension of the linear analysis presented in the literature is proposed. It allows predicting transistor minimum transconductances and the oscillation initial frequency, considering m-derived artificial transmission lines. The proposed design method is applicable to reverse feedback DVCOs employing field effect transistors MESFET (Metal Semiconductor Field Effect Transistor) and PHEMT (Pseudomorfic High Electron Mobility Transistor), as well as using MIC (Microwave Integrated Circuits) and MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits) technology. The proposed methodology defined criterion to employ real components, considering the component parasitics. In order to validate the design method, an oscillator named DVCO 3 GHz was designed and simulated through software Agilent ADS, with specified band from 1 up to 3 GHz and minimum output power of 10 dBm. A prototype was implemented in hybrid circuit technology and the measurements were compared to the simulation results. The measured oscillation frequency varied from 1,04 GHz up to 3,05 GHz and the output power was 9,8 to 14,3 dBm, presenting good agreement with simulations. Phase noise was measured in the range between 100 kHz and 1 MHz shift from carrier; in which it was observed a 1/f3 slope. It was verified that decreasing the transistor bias current Ids through decreasing its gate bias voltage Vgs reduced phase noise. In the biasing condition for lowest phase noise, values between -84 and -93 dBc/Hz at 100 kHz off-set from carrier were measured.

Nesta tese explora-se um conjunto de requisitos especiais de concepção e desenvolvimento de software que asseguram um alto grau de flexibilidade e eficiência para o controle de sistemas produtivos. Desenvolve-se assim, um método que inclui a técnica de degeneração (redução gradual do nível de serviços de um sistema) no projeto do software de controle de sistemas produtivos. Apresentam-se inicialmente os conceitos fundamentais considerados no projeto do software de sistemas de controle como: sistemas produtivos, sistemas de controle, sistemas distribuídos, arquitetura em n-camadas (“middleware") e sistemas multi-agentes. A seguir, introduz-se a aplicação de requisitos padrões para o desenvolvimento do software de controle com qualidade e com a característica de orientação a objetos. O trabalho apresenta também exemplos específicos relacionados com o controle em Edifícios Inteligentes adotados como estudo de casos, que ilustram a aplicação do método desenvolvido. Os respectivos artefatos resultantes da aplicação de cada etapa do método também são descritos e comprovam o potencial desta abordagem. / This thesis explores a set of special requirements for software development that assure high degree of flexibility and efficiency for control of productive systems. Thus, it investigates a method that includes the degeneration technique (i.e., a gradual reduction of the service level of a system) in the development of control software for productive systems. The text presents initially the basic concepts considered in the development of control software such as productive systems, distributed control systems, middleware architecture and multi-agent systems. Following, it introduces the application of standard requests for the development of control software with quality and object orientation features. The work also presents specific examples related with the control in Intelligent Buildings which have been adopted as case study and that illustrate the application of the proposed method. The artifacts generated from the application of each step of the method are also described and confirm the potential of the proposed approach.

Atualmente, devido aos altos custos necessários para estabelecer reuniões presenciais e às novas formas de comunicação como correio eletrônico, conferência por telefone, vídeo conferências e listas de discussão, as empresas têm procurado reduzir a quantidade de reuniões presenciais. Para este objetivo, a colaboração remota auxiliada por aplicações de groupware apresenta-se como uma alternativa à realização de tarefas compartilhadas. Contudo, a disponibilidade atual de aplicações groupware é limitada a poucos domínios de problema, o que dificulta o trabalho colaborativo. Adicionalmente, existe um grande número de aplicações não colaborativas que poderiam ser transformadas em aplicações groupware, beneficiando-se das vantagens deste tipo de aplicação. Neste trabalho, apresenta-se um mapeamento dos principais componentes de aplicações não colaborativas baseadas no estilo arquitetural MVC (Model-View-Controller) para componentes de uma aplicação colaborativa com o objetivo de permitir a colaboração remota entre participantes. Usando o mapeamento, aplicações existentes podem ser estendidas para apoiar a colaboração síncrona durante a elaboração de tarefas compartilhadas. Para exemplificar a aplicação do mapeamento, a ferramenta CASE (Computer Aided Software Engineering) ArgoUML foi estendida de acordo com o mapeamento para apoiar a elaboração colaborativa de diagramas da UML (Unified Modeling Language) através da Internet. O protótipo construído, denominado CoArgoUML, não fornece apenas o compartilhamento do diagrama entre os usuários, mas também um meio de comunicação, dispositivos de percepção e um mecanismo para controlar o acesso concorrente aos elementos do diagrama. Uma experiência foi realizada em um ambiente controlado para avaliar a satisfação dos usuários com o protótipo construído. Os resultados desta experiência indicam que o protótipo atendeu aos requisitos especificados.

O desenvolvimento de doutrinas de combate em uma Força Aérea é custoso e, muitas vezes, inviável em relação ao orçamento disponível. A quantidade de horas de vôo, necessárias para a análise e avaliação das possibilidades de um novo equipamento, é significantemente aumentada quando a novidade tecnológica é o principal fator a ser considerado. O presente trabalho pretende expor o potencial da utilização de ambientes virtuais distribuídos, para auxiliar o desenvolvimento das táticas e técnicas a serem empregadas nas aeronaves recém adquiridas e em fase de aquisição pela Força Aérea Brasileira.Através de sua utilização, poder-se-á obter diferentes visões do contexto, permitindo a compreensão e consideração de novos métodos de emprego a serem utilizados em missões reais, sem os custos inerentes às horas de vôo, aumentando-se a eficiência da arma aérea.