Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T13:15:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284640.pdf: 1721974 bytes, checksum: 02e748921e1618abe4e5bfea286f55ac (MD5) / Nos últimos anos, foram criados diversos padrões de redes sem fio para garantir o cumprimento de diferentes requisitos de alcance, vazão de dados, segurança e consumo de energia. Muitas vezes isso obriga a integração de componentes que suportam diversas redes sem fio para criação de equipamentos multipadrões. Essa solução tradicional, apesar de robusta, impõe uma série de limitações relacionadas com o espaço físico, consumo de energia e custo dos sistemas integrados, além da falta de flexibilidade para modificações. Uma alternativa a esse cenário tem sido o uso de Rádios Definidos por Software (SDR), os quais possuem a camada física completamente reconfigurável, permitindo flexibilidade em vários parâmetros de comunicação como faixa de freqüência, tipo de modulação e potência de transmissão. Atualmente, existem várias propostas para implementação de SDRs, destacando-se o GNU Radio em conjunto com a placa USRP como opção de baixo custo, que possibilita a criação de rádios funcionais a partir de modelos de alto nível utilizando computadores pessoais. Entretanto, existe uma lacuna no suporte nativo à implementação de múltiplas camadas físicas compartilhando a mesma interface física, o que causa um overhead maior que o desejado na criação de sistemas multipadrões. Para superar tal desafio, este trabalho apresenta a concepção de uma arquitetura de canais para múltiplas camadas físicas que se destaca por propor uma interface genérica que atende a todos os tipos de camadas físicas e pode ser suportada por diversos hardwares de SDR. Visando a melhor utilização dos recursos a arquitetura proposta permite o deslocamento do estágio de separação de múltiplos canais para o hardware sem a perda de flexibilidade. Para validar a arquitetura proposta foi desenvolvido um protótipo baseado no GNU Radio e USRP2, além das implementações de dois cenários de testes, com múltiplas camadas físicas iguais (IEEE802.15.4) e com múltiplas camadas diferentes (IEEE802.15.4 e IEEE802.11b). Os testes demonstraram uma melhora significativa no desempenho global do sistema e uma simplificação na interface com a camada física, uma vez que não há necessidade de configurar as variáveis relacionadas com os ajustes do próprio hardware.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T18:37:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298271.pdf: 15359863 bytes, checksum: e1f713e6a40c80793ed0bbfba90be59c (MD5) / A implementac¸ão de controladores, se não for exata, pode levar a problemas de fragilidade, isto é, à perda de propriedades esperadas de um sistema de controle. Esta questão á abordada, neste trabalho, através da síntese de controladores resilientes para sistemas incertos. A estrutura utilizada para tratar os problemas de síntese de controladores é conhecida como Separaçãoo Integral Quadrática e baseia-se nos princípios da teoria conhecida como Separação Topologica. A questão da resiliência dos controladores é desenvolvida através da síntese de conjuntos elipsoidais. A robustez, por sua vez, ´e garantida efetuando a s´ýntese sobre sistemas incertos, representados nas formas polit´opica e LFT com norma limitada. A modelagem do problema de resili#encia resulta em condic¸ #oes de desigualdades matriciais na forma de LMI#s, por´em, com uma restric¸ #ao na forma de desigualdade matricial n#ao-linear, relacionada `a necessidade de encontrar elips´oides n#ao vazios. A metodologia utilizada para a resoluc¸ #ao desta quest#ao central utiliza uma reformulac¸ #ao do problema, conhecida como #complementaridade c#onica# e o m´etodo de programac¸ #ao n#ao-linear Frank-Wolfe. A resili#encia discutida neste trabalho ´e aplicada a dois sistemas principais, do dom´ýnio Aeron´autico. O primeiro consiste no controle de osicionamento e atitude de um helic´optero composto por 4 rotores, conhecido como Quadrirotor. E o outro, trata do controle de v#oo longitudinal de uma aeronave civil. / The implementation of controllers, if not exact, may lead to fragility problems, i. e. the loss of the expected properties of the control system. This issue is discussed, in this work, through the synthesis of resilient controllers for uncertain systems. The structure used to model the synthesis of the controllers is known as Integral Quadratic Separation, and is based on the principles of the theory known as Topological Separation. The resilience of the controllers is developed through the synthesis of ellipsoidal sets. The robustness, on the other hand, is assured by using the synthesis for uncertain systems, represented in polytopic form or LFT with bounded uncertainties. The modeling of the resilience problem results in matrix inequalities conditions in the form of LMI#s, with an additional restriction in the form of a non-linear matrix inequality, related to the necessity of finding non-empty ellipsoids. The methodology used to solve this central problem uses a reformulation of the nonlinear problem known as #Cone Complementarity# and the method of non-linear programming known as Frank-Wolfe. The resilience discussed in this work is applied to two main systems of the Aeronautic domain. The first application consists on the position and attitude control of a helicopter composed of 4 rotors, known as Quadrotor. The other one is the longitudinal control of a civilian aircraft.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas / Made available in DSpace on 2012-10-26T01:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 301173.pdf: 561944 bytes, checksum: 89164bd27810ec50dbd55e245691374b (MD5) / The lift-gas allocation problem with well-separator routing constraints is a mixed-integer nonlinear program of considerable complexity. To this end, a mixed-integer linear formulation (compact) is obtained by piecewise-linearizing the nonlinear curves, using binary variables to express the linearization and routing decisions. A new formulation (integrated) combining the decisions on linearization and routing is developed by using a single type of binary variable. The structures of both formulations are explored to generate lifted cover cuts. Numerical tests show that the use of cutting planes in a cut-and-branch scheme accelerates the resolution time. The solution of the integrated formulation using cutting-plane generation is faster in spite of having more variables than the compact formulation

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:04:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296616.pdf: 5615246 bytes, checksum: 5fefccf406b16f92ba904fae2dfc0d0d (MD5) / Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um gerador de trajetórias quase-estáticas estáveis, segundo o critério do Zero-Moment Point (ZMP), a partir do modelamento cinem´atico de robos bípedes antropomórficos (RBA), utilizando o conceito de base flutuante. Para atingir esse objetivo, primeiramente, foi constru´ýdo o modelo 3D de um RBA para se fazer o levantamento dos parametros físicos e estruturais do bípede, por intermédio de uma ferramenta CAD. A base flutuante consiste em uma técnica na qual aloca-se um sistema referencial local em uma estrutura, a qual pode se movimentar livremente no espa¸co com quaisquer orientação e posição em relalação a um referencial inercial considerado. Tal conceito teve sua origem em sistemas aéreos - também utilizado em manipuladores acoplados a uma espaçonave - pela a necessidade de se determinar referenciais para o movimento sem que o sistema fosse fixo no sistema inercial considerado. O conceito base flutuante foi aplicado ao RBA e obteve-se o modelo cinem´atico do robô. Através dos modelos 3D e cinemático, foram determinadas as restrições da locomoção bípede, bem como a parametrização do gerador de trajetórias espaciais quase-estáticas proposto neste trabalho. Ao final, as trajetórias geradas são validadas, através de simulação espacial, pelo critério do ZMP tridimensional. Portanto, o gerador é parametrizado de tal forma que possibilita a geração de trajetórias com características diferentes a partir da alteração de seus parâmetros. Outra contribuição desta pesquisa é a utilização do método geométrico com restriçõoes para o desenvolvimento do gerador de trajetórias, a partir do modelo de um RBA, utilizando o conceito da base flutuante; a estrutura antropomórfica é composta por braços, pernas e tronco, os quais foram considerados na geração da locomoção bípede. / This work aims at developing a generator of quasi-static stable trajectories, according to the ZMP criterion, based on the kinematic model of biped anthropomorphic robots (BAR), using the concept of floating base. In order to achieve this objective, firstly, it was constructed the 3D model of a BAR to obtain the physical and structural parameters of the biped robot by using a CAD software. The floating base consists of a technique that allocates a local reference frame in a structure which can move freely in space relative to the inertial frame considered. This concept had its origin in aircraft systems - also used in a manipulator coupled in a spaceship - by the need to stablish references to the movements of the considered system with respect to the inertial frame. The floating base concept was applied to a BAR and the kinematic model of the robot was obtained. By using the 3D and kinematic models, the constraints of the biped movement were determined as well as the parameterization of the generator of quasi-static spatial trajectories proposed in this work. The generated trajectories were validated through simulations and by the ZMP criterion. The trajectory generator is parameterized to allow the generation of trajectories with different characteristics by modifying its parameters. Another contribution of this work is the use of the geometric constraints method for the development of the trajectory generator, based on the model of a BAR, using the floating base concept; the anthropomorphic structure is made up of arms, legs, and torso, which were considered in the generation of the biped movement.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia de Automação e Sistemas / Made available in DSpace on 2012-10-23T16:26:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258570.pdf: 2698798 bytes, checksum: 6fced60ef8cbc5d7741037f4bfeebcc6 (MD5) / Neste trabalho sobre o sistema de elevação artificial por bombeio mecânico é avaliada a contribuição que a pressão de fundo pode aportar ao sistema de controle de unidades de bombeio. Com o desenvolvimento de uma nova classe de sensores de fundo baseados em tecnologia de fibra óptica e custo reduzido surge a possibilidade de aplicar novas estratégias de controle, e neste trabalho, é proposto o controle VSD (Variable Speed Drive) com sintonia através de gain-scheduling para o controle dinâmico do nível no anular, o qual tem forte influência sobre a produção de óleo. Como proposta final utilizam-se em conjunto as informações da carta e pressão de fundo para o controle sobre unidades de bombeio mecânico, o que possibilita trabalhar em um ponto ótimo de operação e diminuir os gastos com manutenção. Para a simulação dos algoritmos de controle foi desenvolvido um simulador para o processo de bombeio mecânico que faz parte de uma plataforma de trabalho que conta também com um CLP (onde estão implementados os algoritmos de controle) conectados através de tecnologia OPC, caracterizando assim, uma situação com condições semelhantes aos campos de produção. \noindent In this work the sucker-rod pumping system is evaluated in order to evaluate the downhole pressure contribution in the pump unit control. With the development of a new class of low cost downhole sensors based in optical-fiber technology, new control strategies could bee applied, and, a control framework using the downhole pressure combined with a Variable Speed Drive (VSD) structure and gain-scheduling tunning is proposed to the dynamic level control of the annular, which has high influence on the oil production. The final proposal used the downhole pressure and dynamometer cards informations to the unit pump control, making possible to operate in the optimized operational point and to reduce the maintenance costs. A hardware in the loop platform was developed for the controlled system simulation, composed by a process simulator (where the dynamic simulator for the sucker-rod pump system is placed) and a CLP (where the control algorithms are placed) conected by OPC technology, which characterizes a situation with similar conditions to the production fields.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pòs-graduação em Engenharia de Automação e Sistemas / Made available in DSpace on 2012-10-24T06:53:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262665.pdf: 898231 bytes, checksum: 7df3af7aeaef56963e32dd13df0af1fb (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo a respeito de protocolos para barramentos de comunicação, enfatizando os aspectos de parametrização e sincronização vistos em tais protocolos. De acordo com estas características e sua influência na modelagem e verificação de sistemas que utilizam os barramentos, buscaram-se métodos e ferramentas adaptados a sistemas embarcados, síncronos e parametrizados. A abordagem utilizada neste trabalho consiste na especificação de protocolos em duas perspectivas distintas para ressaltar tanto os aspectos da arquitetura dos sistemas com barramento quanto o comportamento descrito pelos protocolos. A modelagem de arquitetura foi realizada com a utilização da linguagem de descrição de arquitetura AADL. A modelagem de comportamento utilizou a linguagem síncrona LUSTRE para permitir a criação de um modelo de fácil compreensão e simulação. O método Event-B foi escolhido para a modelagem e verificação comportamental e sua semântica orientada a refinamentos permitiu a criação de um modelo de base abstrato e genérico que pode ser reutilizado em protocolos síncronos com arbitração centralizada. A partir deste modelo, os protocolos PCI e AMBA foram utilizados como estudo de caso para especificação e verificação.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Automação e Sistemas, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T08:08:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 293606.pdf: 1473397 bytes, checksum: e6441ebfd3c12b3f7a56e231da67af55 (MD5) / A qualidade das interações entre agentes é um fator determinante na eficiência de um sistema multiagente. Uma importante ferramenta utilizada para melhorar a qualidade das interações é a reputação. Dentre os diversos modelos para a reputação, o modelo ForTrust destaca-se por sua excelente fundamentação teórica. Este modelo ainda não tem uma validação feita por meio de implementação e experimentação, carecendo inclusive de uma arquitetura computacional que o viabilize. Nesta direção, o presente trabalho apresenta uma arquitetura de implementação para o ForTrust usando a abordagem de Agentes e Artefatos. Nela, artefatos são estruturas passivas e orientadas a funções compartilhadas por um grupo de agentes como mecanismo de cooperação e coordenação na formação da reputação. A proposta de tais artefatos é demonstrada em alguns estudos de caso, em especial no auxílio dos patrulheiros da Wikipédia. A arquitetura apresentada neste trabalho se mostra de fácil utilização uma vez que obedece a uma série de requisitos específicos observados. Seu funcionamento é corroborado pela sua implementação no auxílio aos patrulheiros da Wikipédia.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:09:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336141.pdf: 2677275 bytes, checksum: ee02c7392a3ab54601bd3b439b2e47aa (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho apresenta um estudo de diversas estruturas de controle baseadas no algoritmo de controle preditivo generalizado, Generalized Predictive Control (GPC), e no controle repetitivo, Repetitive Control (RC). Os controladores analisados possuem as vantagens do controle preditivo no que diz respeito à otimização e ao tratamento de restrições e as do controle repetitivo no tratamento de perturbações periódicas, caracterizando a estrutura de controle preditivo generalizado repetitivo, Repetitive Generalized Predictive Control (RGPC). A estrutura proposta usa ação de controle repetitiva, baseada em um modelo interno com filtro de robustez e faz o tratamento das restrições considerando a repetitividade da ação de controle. O estudo compara diversas possibilidades de implementação, uma clássica e outra com o projeto separado, apontando vantagens e desvantagens de cada uma, assim como a aplicação em um estudo de caso.<br> / Abstract : This work presents a study of different control schemes based on the GPC and RC. These controllers have the advantages of online optimization and contraint hadling of the predictive control and periodic signals treatment of the repetitive control, defining the RGPC. The proposed structure uses a repetitive control action based on an internal model with robustness filter and deals with constraints considering the control action repetitiveness. The study compares various implementation possibilities, a classic and a separated design, pointing advantages and disadvantages of each one as well as their implementation.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:10:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345231.pdf: 9548916 bytes, checksum: 8d41b495c44f19df25a19bfa13d74723 (MD5) Previous issue date: 2016 / Abstract : The evolution of CMOS technology made possible integrated circuits with billions of transistors assembled into a single silicon chip, giving rise to the jargon Very-Large-Scale Integration (VLSI). The required clock frequency affects the performance of a VLSI circuit and induces timing constraints that must be properly handled by synthesis tools. During the physical synthesis of VLSI circuits, several optimization techniques are used to iteratively reduce the number of timing violations until the target clock frequency is met. The dramatic increase of interconnect delay under technology scaling represents one of the major challenges for the timing closure of modern VLSI circuits. In this scenario, effective interconnect synthesis techniques play a major role. That is why this thesis targets two timing optimization problems for effective interconnect synthesis: Incremental Timing-Driven Placement (ITDP) and Incremental Timing-Driven Layer Assignment (ITLA). For solving the ITDP problem, this thesis proposes a new Lagrangian Relaxation formulation that minimizes timing violations for both setup and hold timing constraints. This work also proposes a netbased technique that uses Lagrange multipliers as net-weights, which are dynamically updated using an accurate timing analyzer. The netbased technique makes use of a novel discrete search to relocate cells by employing the Euclidean distance to define a proper neighborhood. For solving the ITLA problem, this thesis proposes a network flow approach that handles simultaneously critical and non-critical segments, and exploits a few flow conservation conditions to extract timing information for each net segment individually, thereby enabling the use of an external timing engine. The experimental validation using benchmark suites derived from industrial circuits demonstrates the effectiveness of the proposed techniques when compared with state-of-the-art works.<br> / A evolução da tecnologia CMOS viabilizou a fabricação de circuitos integrados contendo bilhões de transistores em uma única pastilha de silício, dando origem ao jargão Very-Large-Scale Integration (VLSI). A frequência-alvo de operação de um circuito VLSI afeta o seu desempenho e induz restrições de timing que devem ser manipuladas pelas ferramentas de síntese. Durante a síntese física de circuitos VLSI, diversas técnicas de otimização são usadas para iterativamente reduzir o número de violações de timing até que a frequência-alvo de operação seja atingida. O aumento dramático do atraso das interconexões devido à evolução tecnológica representa um dos maiores desafios para o fluxo de timing closure de circuitos VLSI contemporâneos. Nesse cenário, técnicas de síntese de interconexão eficientes têm um papel fundamental. Por este motivo, esta tese aborda dois problemas de otimização de timing para uma síntese eficiente das interconexões de um circuito VLSI: Incremental Timing-Driven Placement (ITDP) e Incremental Timing-Driven Layer Assignment (ITLA). Para resolver o problema de ITDP, esta tese propõe uma nova formulação utilizando Relaxação Lagrangeana que tem por objetivo a minimização simultânea das violações de timing para restrições do tipo setup e hold. Este trabalho também propõe uma técnica que utiliza multiplicadores de Lagrange como pesos para as interconexões, os quais são atualizados dinamicamente através dos resultados de uma ferramenta de análise de timing. Tal técnica realoca as células do circuito por meio de uma nova busca discreta que adota a distância Euclidiana como vizinhança.Para resolver o problema de ITLA, esta tese propõe uma abordagem em fluxo em redes que otimiza simultaneamente segmentos críticos e não-críticos, e explora algumas condições de fluxo para extrair as informações de timing para cada segmento individualmente, permitindo assim o uso de uma ferramenta de timing externa. A validação experimental, utilizando benchmarks derivados de circuitos industriais, demonstra a eficiência das técnicas propostas quando comparadas com trabalhos estado da arte.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:11:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345516.pdf: 5111522 bytes, checksum: 945f0bfef4b564945494e8d2fb5d1e4e (MD5) Previous issue date: 2016 / Esta dissertação aborda o problema de melhorar o processo de resposta a uma emergência em um sistema de trânsito urbano. A abordagem de Sistemas Multi Agentes, dotado de uma técnica de cooperação, é adotada para implementar uma estratégia que controla os semáforos e conduz os veículos de emergências de modo a melhorar seus tempos de deslocamento, além de minimizar o impacto das prioridades atribuídas a tais veículos no fluxo do tráfego. A proposta é avaliada definindo como métricas: o tempo total necessário para resolver a emergência, como também, a velocidade média, o tempo médio e a densidade média de todos os veículos no trânsito. Os resultados mostram que nossa proposta consegue reduzir o tempo de deslocamento dos veículos de emergência, além de minimizar o impacto das prioridades atribuídas a tais veículos no fluxo do tráfego.<br> / Abstract : This dissertation approaches the problem of improving an emergency response process on an urban traffic system. The use of Multi Agent Systems approach, endowed with an explicit cooperation technique is proposed to implement a strategy that controls the traffic signals and route emergency vehicles in order to improve their travel time and minimize the impact of priorities given to these emergency vehicles on the traffic flow. The time needed to perform all the emergency response process, as well as, the average speed, travel time and density are defined as metrics for the assessment. The assessment results show that our proposal is able to reduce the travel time of emergency vehicles as well as to minimize the impact of priorities given to emergency vehicles on the traffic flow.