Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T13:59:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 244593.pdf: 1082615 bytes, checksum: dd5733a141f9ca60c14f323bf9fda69f (MD5) / Sistemas distribuídos abertos são tipicamente compostos por um número desconhecido e variável de processos executando em um ambiente heterogêneo, onde as comunicações muitas vezes requerem desconexões temporárias e segurança contra ações maliciosas. A coordenação por espaço de tuplas é um modelo de comunicação bastante conhecido para estes ambientes pois provê comunicação desacoplada tanto no tempo (os processos não precisam estar ativos ao mesmo tempo para interagirem) quanto no espaço (os processos não necessitam saber os endereços uns dos outros). Vários trabalhos têm tentado melhorar a segurança de funcionamento dos espaços de tuplas através do uso de replicação e transações para tolerância a faltas ou controle de acesso e criptografia para segurança. Entretanto, muitas aplicações práticas na Internet requerem ambas estas dimensões. Nesta tese, o modelo de coordenação por espaços de tuplas é usado para resolver o problema da coordenação desacoplada em ambientes não confiáveis, i.e., onde os processos estão sujeitos a falhas bizantinas (podem desviar-se arbitrariamente de suas especificações). Os resultados aqui apresentados atacam dois problemas básicos: (1) como construir espaços de tuplas com segurança de funcionamento (seguros e tolerantes a faltas bizantinas), e (2) como usar estes espaços para resolução de problemas fundamentais em computação distribuída. Os resultados referentes a (1) são uma arquitetura para espaço de tuplas com segurança de funcionamento que integra mecanismos de segurança e tolerância a faltas, duas construções eficientes para espaços de tuplas tolerantes a faltas bizantinas baseadas em uma nova filosofia de replicação, e um esquema de confidencialidade para espaços de tuplas replicados. Com relação á (2), é mostrado que um espaço de tuplas aumentado protegido por políticas de granularidade fina pode ser usado para resolver eficientemente vários problemas em computação distribuída mesmo com processos sujeitos a faltas

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:16:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 223355.pdf: 2049426 bytes, checksum: 938a8088fa07dfe63e80c10a6d522aee (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:42:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229508.pdf: 8067955 bytes, checksum: 459c280bf1e5ed0933280e5060624868 (MD5) / Existe atualmente uma enorme variedade de equipamentos específicos cujo controlador microprocessado está embutido nos mesmos. Tais sistemas computacionais são embutidos como componentes dentro de um sistema maior. Na perspectiva da computação, tais sistemas são conhecidos como sistemas computacionais embutidos (embedded computer system), ou simplesmente sistemas embutidos (embedded systems). A grande maioria dos sistemas embutidos são programados e incluem componentes de hardware e de software. Para suportar o projeto de tais sistemas uma nova metodologia de projeto vem sendo desenvolvida denominada hardware/software co-design. Além do hardware/software co-design, é muito importante uma metodologia que leve a seleção do elemento de processamento ideal para a realização da tarefa específica do sistema embutido. O aumento de complexidade e variedade dos equipamentos com processador embutido gera a necessidade de uma abordagem interdisciplinar no processo de desenvolvimento desses equipamentos, envolvendo as áreas de engenharia de software, mecânica, elétrica e eletrônica. Neste sentido, está sendo especificada pela OMG uma linguagem de modelagem, denominada SysML (System Modelling Language), que pretende incluir em uma única especificação uma visão integrada do sistema, incluindo hardware, software e partes eletro-mecânicas. A dissertação faz um levantamento dos métodos e critérios empregados na seleção do processador a ser utilizado em um sistema embutido. As sugestões e métodos presentes na literatura são descritos, classificados e analisados. São modelados dois estudos de casos utilizando a linguagem de modelagem SysML. A partir da modelagem é realizada uma avaliação prática da atual proposta da linguagem SysML, no sentido de identificar suas capacidades e suas limitações na modelagem de sistemas embutidos, são analisados as possibilidades de extração das informações relevantes à seleção do processador embutido.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:46:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232837.pdf: 3077932 bytes, checksum: bd3466d6948a63bb071206a4e8fa013b (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo sobre codificação multi-taxa estruturada sobre o algoritmo CS-ACELP (Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction) e a especificação G.729, cujo objetivo é propor um codificador com taxa variável, através da busca da melhor excitação fixa usando codebook estruturado em árvore, para aplicações VoIP (Voice-over-IP). A mudança progressiva do transporte de voz das redes de circuito para as redes IP (Internet Protocol), apesar dos diversos aspectos positivos, tem exposto algumas deficiências intrínsecas destas, mais apropriadas ao tráfego de #melhor esforço# do que ao tráfego com requisitos de tempo. Esta proposta está inserida no conjunto das iniciativas, no âmbito do transmissor, que procuram minimizar os efeitos danosos da rede sobre a qualidade da voz reconstruída. O codebook proposto tem estrutura em árvore binária, concebida a partir de uma heurística onde os vetores CS-ACELP são ordenados por valor de forma decrescente. Uma estratégia particular de armazenamento dos nós, envolvendo simplificação nos centróides, codificação diferencial e geração automática dos dois últimos níveis da árvore, permite reduzir o espaço de armazenamento de 640 para apenas 7 kwords. Através deste modelo chega-se a 13 taxas de codificação, de 5,6 a 8,0 kbit/s, com passo de 0,2 kbit/s. A relação sinal ruído fica em 1,5 dB abaixo da mesma medida na especificação G.729 para a taxa de 5,6 kbit/s, e apenas 0,6 dB abaixo quando na taxa 8,0 kbit/s. Testes subjetivos mostraram uma qualidade bastante aceitável para a taxa mínima e praticamente indistinguível do codec original na taxa máxima. Além disso, a busca da melhor excitação é 2,4 vezes mais rápida em comparação ao codec G.729 e pode ser totalmente compatível com este se a taxa for fixa em 8,0 kbit/s. This work presents a study about multi-rate coding structured over CS-ACELP (Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction) algorithm and G.729 standard, whose purpose is to come up with a variable rate codec by means of best fixed excitation search using a tree structured codebook, for VoIP (Voice-over-IP) applications. The progressive change of voice transmission from circuit switched to IP (Internet orks, besides its many positive aspects, has exposed some natural deficiencies of the latter, better suited to best effort traffics than traffics with time requirements. This proposition can be inserted in the bunch of efforts, related to the sender, that seek to reduce the network impairments over the quality of reconstructed voice. The suggested codebook has a binary tree structure heuristically conceived where algebraic CSACELP vectors are disposed by value in a decreasing order. Additionally, a particular approach to store the tree nodes are considered, which involves centroid implification, differential coding and automatic generation of the last two layers of the tree, squeezing the storing space from 640 down to 7 kwords. Through this model we reach 13 coding rates, ranging from 5.6 to 8.0 kbit/s, with 0.2 kbit/s step. The signal-to-noise ratio is 1.5 dB below the same measure for G.729 standard at the rate 5.6 kbit/s, and just 0.6 dB lower at 8.0 kbit/s. Subjective tests pointed to an acceptable quality at minimum rate and virtually indistinguishable quality from the original codec at the maximum one. Also, searching for the best fixed excitation is 2.4 times faster than G.729 and can be truly compatible with it if the rate is fixed in 8 kbit/s.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:50:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229254.pdf: 2122573 bytes, checksum: a43d7e8dfffdf45277d2339f63bce8ad (MD5) / Neste trabalho é realizado o estudo e a implementação de um sistema tempo-real embarcado para realizar o controle de seguimento de trajetória em veículos autônomos. O sistema desenvolvido emprega técnica de controle preditivo baseado em modelo, sendo destinado ao controle do comportamento cinemático e também do comportamento dinâmico do veículo. O controle do comportamento cinemático é baseado em modelo linearizado utilizando sistema de coordenadas locais e técnica de geração de trajetórias de aproximação, buscando uma condução suave e factível. O controle do comportamento dinâmico é destinado a aplicações de alto desempenho. O projeto e a implementação do sistema em questão foram desenvolvidos com base no paradigma de orientação a objetos visando a obtenção de código modular e de fácil manutenção, e que apresente estrutura lógica favorável à reutilização de software e à portabilidade. Realizou-se também uma análise criteriosa das restrições temporais do sistema, por ser este um sistema de tempo-real. Através de ensaios experimentais em diferentes plataformas comprova-se a eficiência do sistema embarcado desenvolvido, tanto em termos das técnicas de controle como da estruturação da aplicação. This work presents design and implementation of a real-time embedded system for path following on autonomous vehicle applications. The system uses Model Based Predictive Control algorithm and can be applied to control the kinematic and the dynamic behavior of autonomous vehicles. The kinematic behavior control is based on a linearized model using local frame coordinates and approaching path, to get smooth and feasible guidance. The dynamic behavior control is destined to high performance applications. The system's design and implementation process is based on the object-orientated paradigm, aiming for modularity, maintainability, extensibility, and reusability of the system software. Furthermore, the design process was driven to design the system in a platform-independent manner. Due to real-time caracteristics, detailed time constrains analysis are also performed. Experimental tests were performed to validate the system's eficiency regarding the control technique as far as the application structuring.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:12:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269453.pdf: 565426 bytes, checksum: e31653e28c11e328608111ec500b39aa (MD5) / A otimização de portfólios de contratos de energia é um problema complexo e atual, associado com a atividade de comercialização de energia elétrica. No Brasil essa atividade ocorre em dois ambientes, Ambiente de Contratação Livre (ACL) e Ambiente de Contratação Regulado (ACR). Os agentes envolvidos neste ambiente interessados em otimizar seus portfólios têm que levar em consideração não somente o montante a ser comercializado, mas também os riscos associados ao preço da energia no mercado de curto prazo e as formas de mensurar esses riscos, transformando-se em um problema de otimização multiobjetivo. Além disto, a utilização de contratos de opção, bilaterais e flexíveis são também meios de fornecer hedging (cobertura contra riscos) aos agentes comercializadores. Neste trabalho é proposta uma técnica de Algoritmo Genético Multiobjetivo, que incorpora as funções objetivo de Markowitz, Value-at-Risk e Conditional Value-at-Risk, como também contratos derivativos, para a construção de uma fronteira eficiente de portfólios de ativos, sendo os ativos testados os contratos de energia elétrica e ações em bolsa de valores, podendo ser expandido a outros tipos de ativos. Sendo assim, o objetivo do trabalho não é encontrar um portfólio ótimo, mas sim fornecer um conjunto de soluções ótimas de Pareto. Isso permite que os agentes avaliem em conjunto as medidas de risco e de retorno para definição de seu portfólio de energia elétrica, entre outros tipos de portfólios. Ao final esta metodologia é validada com problemas realísticos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:18:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232846.pdf: 2672484 bytes, checksum: abff91aefe18839b19fb65f4bd77b5c0 (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:24:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 227985.pdf: 6391551 bytes, checksum: 50e87d1487ed584f9e0e831a2c46647a (MD5) / Este trabalho apresenta a aplicação da modulação vetorial a retificadores trifásicos PWM unidirecionais de dois níveis. Os conceitos da modulação vetorial e controle vetorial são introduzidos, tomando como exemplo a aplicação destas técnicas de controle e modulação ao retificador trifásico PWM bidirecional. Estratégias de modulação vetorial são propostas para os retificadores unidirecionais conectados em Y, ? e em ponte. Verifica-se a validade da extensão das técnicas de modulação propostas à outros retificadores e define-se uma metodologia generalizada para aplicação da modulação vetorial aos retificadores unidirecionais de dois níveis. São analisadas as estruturas de controle vetorial e a adaptação da modelagem proposta a cada tipo de retificador. Os projetos das estruturas de potência e de controle digital com DSP são realizados e os resultados da aplicação da modulação vetorial aos retificadores trifásicos são verificados através de simulação digital e da experimentação de um protótipo de 20kW. Os retificadores implementados apresentam alto rendimento, baixa taxa de distorção harmônica para as correntes de entrada e elevado fator de potência.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:33:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224404.pdf: 2119095 bytes, checksum: 4722e29b52bac1e496478000165019d0 (MD5) / A concepção de produtos de alta qualidade geralmente envolve a resolução de problemas com múltiplos objetivos conflitantes e espaços de busca complexos. Os métodos de otimização evolucionária multiobjetivo são considerados como ferramentas apropriadas para a resolução desses problemas de alto grau de dificuldade. Esta tese, além de apresentar uma breve revisão sobre conceitos e métodos de otimização, detalha a implementação de um 'Algoritmo Genético MultiObjetivo' (AGMO) aliado a análises de sensibilidade para a otimização de dispositivos. A intenção é proporcionar ao engenheiro não apenas uma vasta gama de possíveis soluções (o que facilita negociações com seu cliente), mas também a possibilidade de conhecer melhor seu próprio problema. O presente trabalho traz duas contribuições principais: " Um algoritmo de otimização que trata os espaços de parâmetros e objetivos com igual importância, tornando mais fácil o processo de busca por soluções ótimas; " O desenvolvimento e incorporação de estudos de sensibilidade, com o intuito de verificar o quão estáveis são as soluções obtidas e de testar o 'modelo' adotado pelo engenheiro para representação de seu problema. Inúmeros exercícios (projetos) envolvendo o eletromagnetismo foram resolvidos a fim de avaliar a metodologia proposta; a principal aplicação é a otimização de antenas refletoras embarcadas em satélite. O desempenho e as características do AGMO em cada problema são discutidos. Apesar de estas discussões terem sido feitas para problemas específicos, elas são gerais e suas conclusões podem ser estendidas para qualquer tipo de projeto. La conception de produits de haute qualité inclut généralement la résolution de problèmes à objectifs multiples antagonistes dans des espaces de recherche complexes. Les méthodes d'optimisation évolutionnaires multiobjectif sont considérées comme des outils appropriés pour la résolution de ces problèmes difficiles. Cette thèse présente une brève revue des concepts et méthodes d'optimisation et détaille en outre l'implémentation d'un " Algorithme Génétique MultiObjectif " (AGMO) associé à des analyses de sensibilité pour l'optimisation de dispositifs. Le but est de fournir à l'ingénieur non seulement une ample variété de solutions (ce qui facilite les négociations avec son client), mais aussi la possibilité de mieux analyser son propre problème. Ce travail comprend deux contributions principales : " Un algorithme d'optimisation qui traite les deux espaces, celui des paramètres et celui des objectifs, sans en privilégier un, ce qui rend plus facile le processus de recherche des solutions optimales ; " Le développement et l'intégration d'études de sensibilité, destinées à vérifier la stabilité des solutions obtenues, et à tester le modèle adopté par l'ingénieur pour la représentation de son problème. Plusieurs exemples concernant l'électromagnétisme ont été analysés pour évaluer la procédure proposée ; la principale application est l'optimisation des antennes à réflecteurs pour des systèmes de satellites. La performance et les caractéristiques de l'AGMO sont discutées pour chaque problème. Même si ces discussions ont été proposées pour les quelques exemples spécifiques présentés, elles sont généralisables et leurs conclusions s'appliquent à n'importe quel projet.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:43:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Apresenta-se uma metodologia para modelagem e análise de sistemas de tempo real com escalonamento utilizando técnicas de verificação de propriedades no contexto do projeto Topcased. Entre as linguagens para descrição de sistemas adotadas em tal projeto, adota-se V-Cotre. A Rede de Petri Temporal com Stopwatch (RPT-Sw) é utilizada como formalismo para exprimir as aplicações de tempo real e os mecanismos de escalonamento. As ferramentas de análise e verificação de Tina para este formalismo servem de base para abordagem proposta. Para validar as proposições apresentadas, três escalonadores clássicos são modelados: Rate Monotonic, Immediate Priority Ceiling Protocol e Earliest Deadline First; mas apenas os dois primeiros são verificados. Constatam-se limitações da linguagem V-Cotre para representação de algumas características destes sistemas e sugere-se um enriquecimento da linguagem como solução para esta limitação. Como a tradução da linguagem V-Cotre para o formalismo de base da verificação ainda não está completamente terminada, modelos simples em RPT-Sw são construídos manualmente para verificação dos dois primeiros tipos de escalonamento citados. Sugere-se um novo formalismo baseado em RPT-Sw de forma a permitir a representação completa destes sistemas. Os resultados de verificações sobre estes modelos com a ferramenta Tina demonstram que a abordagem baseada na verificação produz resultados equivalentes aos dos testes de escalonamento clássicos, sendo que estes podem ser eventualmente complexos em sistemas com muitas tarefas e recursos aninhados. Além disso, os testes efetuados permitem visualizar diversas análises em um nível de abstração "com escalonamento", de forma a aperfeiçoar a utilização de material, permitindo melhores escolhas de tempos relativos aos sistemas de tempo real.