Esta dissertação aborda um ramo da computação que se encontra em crescente desenvolvimento: a computação em tempo real. Os sistemas de computação tempo real surgiram a partir da necessidade de substituição do controle humano, que muitas vezes é falho, em situações complexas ou críticas, onde máxima confiabilidade e disponibilidade são exigidas para garantir a segurança do sistema. A área de aplicação diferencia-se de outras convencionais por possuir diferentes tipos de restrições de tempo e operar em ambientes não-determinísticos. Entretanto, atualmente tais sistemas estão tornando-se grandes, complexos, distribuídos, adaptativos e cada vez mais presentes nas aplicações do dia-a-dia,o que tende a exigir soluções mais simples e generalizadas. Pelo fato de tais sistemas normalmente atuarem sobre aplicações críticas, importante salientar que, em algumas situações, pequenos erros no sistema podem levar a grandes catástrofes. Mesmo atrasos mínimos no tempo de resposta são problemáticos, podendo ocasionar degradações ou ações erradas no mundo físico controlado pelo sistema tempo real. Como nestes casos máxima confiabilidade e disponibilidade são exigidas para garantir a sua segurança, tornou-se importante a construção de sistemas tempo real tolerantes a falhas. Dessa forma, é visivelmente crescente a necessidade de utilização de mecanismos capazes de abordar os requisitos de tempo real e tolerância a falhas de forma integrada durante o desenvolvimento do sistema. Assim, o processo de desenvolvimento de sistemas tempo real confiáveis torna-se mais simples e mais eficiente. A necessidade de maior conhecimento do uso de tolerância a falhas para obter segurança no funcionamento de aplicações tempo real levou ao desenvolvimento deste trabalho, onde buscou-se um caminho de solução para a adequação das técnicas de tolerância a falhas a estas aplicações. Sabe-se que para produzir software confiável e, desta forma de maior qualidade, além do emprego de boas técnicas de engenharia de software, é necessário compreender os principais conceitos e técnicas de tolerância a falhas. Por outro lado, é importante ter-se conhecimento dos mecanismos oferecidos pelas diversas camadas de software de um sistema - protocolo de comunicação, sistema operacional e linguagem de programação - para apoiar estas atividades de tolerância a falhas. Este trabalho busca analisar os mecanismos e técnicas usados na implementação de software tolerante a falhas frente às situações mencionadas, uma vez que nem todas as técnicas conhecidas podem ser indistintamente aplicáveis a estas situações. Os resultados desta análise são organizados na forma de uma taxonomia, visando assim auxiliar projetistas de desenvolvimento de software a tomarem decisões importantes na construção de sistemas tempo real tolerantes a falhas. Os mecanismos são agrupados de acordo com o nível de implementação: sistemas operacionais, linguagens de programação e protocolos de comunicação, destacando suas características e aplicabilidade. Por fim uso da classificação é demonstrado com a análise de três casos-exemplo. / This dissertation is about a, computer science field which is in growing development, that is, real-time computation. Real-time computing systems have emerged from the necessity of substituting. human control which is sometimes failed in complex or critical situations. In these ones maximum availability and reliability are requested in order to guarantee the system dependability. The application area differs from the conventional ones because it has particular time constraints and operates in nondeterministic environments. Nevertheless, nowadays such systems are becoming large, complex, distributed and adaptive but tend to demand simpler and generalized solutions as they are more present in daily applications. Since such systems normally act on critical applications it is important to reinforce, that in some situations, subtle systems errors may generate big catastrophes. Even slight delays in response time are troublesome and they may cause degradation or wrong acts in physical world controlled by real-time systems. In these cases maximum reliability and availability are requested in order to guarantee system dependability. Thereby, the requirement of including mechanisms capable of achieving real-time and fault tolerance in an integrated way during the system design has been increased. Thus, the developing process of reliable real-time systems becomes simpler and more effective. The necessity of improving designers knowledge on using fault tolerance in order to obtain dependability on real-time applications has motivated this study. Our main goal has been to find an adequate way of using fault tolerance techniques to these applications. It is known that the development of reliable software not only requires appropriate software engineering techniques but also demands understanding of main politics and mechanisms used to implement fault tolerance techniques in these situations. Otherwise, it is very important to know the related support that is offered by the different software levels of a system - communication protocol, operating system and programming language. This study has as purpose analyzing the mechanisms and techniques used in implementation of fault-tolerant software applied to the previously mentioned situations. The basic supposition is that not all the known techniques may be applied indistinctly to these situations. The properties of the software are organized according to a taxonomy, where the mechanisms are bracketed in groups according to implementation level: operating systems, programming languages and communication protocols. In this presentation, the characteristics and applicability of the software tools are stood out in order to help developing-software designers to decide what is important to build faulttolerant software. Finally, the use of the classification is demonstrated by analyzing three case-examples.

Esta dissertação aborda um ramo da computação que se encontra em crescente desenvolvimento: a computação em tempo real. Os sistemas de computação tempo real surgiram a partir da necessidade de substituição do controle humano, que muitas vezes é falho, em situações complexas ou críticas, onde máxima confiabilidade e disponibilidade são exigidas para garantir a segurança do sistema. A área de aplicação diferencia-se de outras convencionais por possuir diferentes tipos de restrições de tempo e operar em ambientes não-determinísticos. Entretanto, atualmente tais sistemas estão tornando-se grandes, complexos, distribuídos, adaptativos e cada vez mais presentes nas aplicações do dia-a-dia,o que tende a exigir soluções mais simples e generalizadas. Pelo fato de tais sistemas normalmente atuarem sobre aplicações críticas, importante salientar que, em algumas situações, pequenos erros no sistema podem levar a grandes catástrofes. Mesmo atrasos mínimos no tempo de resposta são problemáticos, podendo ocasionar degradações ou ações erradas no mundo físico controlado pelo sistema tempo real. Como nestes casos máxima confiabilidade e disponibilidade são exigidas para garantir a sua segurança, tornou-se importante a construção de sistemas tempo real tolerantes a falhas. Dessa forma, é visivelmente crescente a necessidade de utilização de mecanismos capazes de abordar os requisitos de tempo real e tolerância a falhas de forma integrada durante o desenvolvimento do sistema. Assim, o processo de desenvolvimento de sistemas tempo real confiáveis torna-se mais simples e mais eficiente. A necessidade de maior conhecimento do uso de tolerância a falhas para obter segurança no funcionamento de aplicações tempo real levou ao desenvolvimento deste trabalho, onde buscou-se um caminho de solução para a adequação das técnicas de tolerância a falhas a estas aplicações. Sabe-se que para produzir software confiável e, desta forma de maior qualidade, além do emprego de boas técnicas de engenharia de software, é necessário compreender os principais conceitos e técnicas de tolerância a falhas. Por outro lado, é importante ter-se conhecimento dos mecanismos oferecidos pelas diversas camadas de software de um sistema - protocolo de comunicação, sistema operacional e linguagem de programação - para apoiar estas atividades de tolerância a falhas. Este trabalho busca analisar os mecanismos e técnicas usados na implementação de software tolerante a falhas frente às situações mencionadas, uma vez que nem todas as técnicas conhecidas podem ser indistintamente aplicáveis a estas situações. Os resultados desta análise são organizados na forma de uma taxonomia, visando assim auxiliar projetistas de desenvolvimento de software a tomarem decisões importantes na construção de sistemas tempo real tolerantes a falhas. Os mecanismos são agrupados de acordo com o nível de implementação: sistemas operacionais, linguagens de programação e protocolos de comunicação, destacando suas características e aplicabilidade. Por fim uso da classificação é demonstrado com a análise de três casos-exemplo. / This dissertation is about a, computer science field which is in growing development, that is, real-time computation. Real-time computing systems have emerged from the necessity of substituting. human control which is sometimes failed in complex or critical situations. In these ones maximum availability and reliability are requested in order to guarantee the system dependability. The application area differs from the conventional ones because it has particular time constraints and operates in nondeterministic environments. Nevertheless, nowadays such systems are becoming large, complex, distributed and adaptive but tend to demand simpler and generalized solutions as they are more present in daily applications. Since such systems normally act on critical applications it is important to reinforce, that in some situations, subtle systems errors may generate big catastrophes. Even slight delays in response time are troublesome and they may cause degradation or wrong acts in physical world controlled by real-time systems. In these cases maximum reliability and availability are requested in order to guarantee system dependability. Thereby, the requirement of including mechanisms capable of achieving real-time and fault tolerance in an integrated way during the system design has been increased. Thus, the developing process of reliable real-time systems becomes simpler and more effective. The necessity of improving designers knowledge on using fault tolerance in order to obtain dependability on real-time applications has motivated this study. Our main goal has been to find an adequate way of using fault tolerance techniques to these applications. It is known that the development of reliable software not only requires appropriate software engineering techniques but also demands understanding of main politics and mechanisms used to implement fault tolerance techniques in these situations. Otherwise, it is very important to know the related support that is offered by the different software levels of a system - communication protocol, operating system and programming language. This study has as purpose analyzing the mechanisms and techniques used in implementation of fault-tolerant software applied to the previously mentioned situations. The basic supposition is that not all the known techniques may be applied indistinctly to these situations. The properties of the software are organized according to a taxonomy, where the mechanisms are bracketed in groups according to implementation level: operating systems, programming languages and communication protocols. In this presentation, the characteristics and applicability of the software tools are stood out in order to help developing-software designers to decide what is important to build faulttolerant software. Finally, the use of the classification is demonstrated by analyzing three case-examples.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-18T15:48:23Z No. of bitstreams: 1 ANDRÉ ANDRADE COSTA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2002..pdf: 1376168 bytes, checksum: 7d150a2acf05e99d8a59f01bfe2f686c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-18T15:48:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANDRÉ ANDRADE COSTA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2002..pdf: 1376168 bytes, checksum: 7d150a2acf05e99d8a59f01bfe2f686c (MD5) Previous issue date: 2002-12-06 / Um grande número de aplicações distribuídas tem seu projeto e implementação sustentados por plataformas de desenvolvimento. Estas plataformas provêm uma série de serviços especializados, permitindo assim que os programadores possam se concentrar mais nas regras de negócio das aplicações que desenvolvem. Atualmente a plataforma J2EE (Java 2 Enterprise Edition) da SUN Microsystems é uma das mais populares para este fim. Infelizmente, tolerância a falhas, um requisito não funcional cada vez mais presente nas aplicações, não é diretamente suportada pela especificação J2EE. Aplicações desenvolvidas sobre essa plataforma devem, elas mesmas, implementar os mecanismos para tolerância a falhas requeridos, ou usar implementações da plataforma que possuam características de tolerância a falhas. Nesta dissertação nós apresentamos o projeto e a implementação de um servidor de aplicações J2EE que implementa esses mecanismos. Diferentemente de outras soluções disponíveis, que usam replicação passiva, o nosso sistema usa replicação ativa para prover alta confiabilidade de forma totalmente transparente para as aplicações. / The use of developing platforms to support the implementation of distributed applications has become a trend. These platforms provide a number of specialized services that help programmers to focus on the business logic of the applications they develop, instead of wasting precious time with the implementation of infrastructure services. J2EE (Java 2 Enterprise Edition) is a platform backed up by SUN Microsystems that has lately gain a lot of attention. Unfortunately, the J2EE specification does not provide any support for fault tolerance, a non-functional requirement more and more necessary for distributed applications. Developers of such applications must themselves provide the necessary mechanisms to fulfill the requirements of the applications. Alternatively, they can use implementations of the platform that are themselves fault tolerant. In this dissertation we present the design and implementation of such a platform. Unlike other implementations available, that use passive replication, our approach uses active replication to provide a solution that is highly reliable and totally transparent to the application.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-02-20Bitstream added on 2014-06-13T18:55:44Z : No. of bitstreams: 1 furtado_rm_me_ilha.pdf: 1436216 bytes, checksum: 09e5f73855e5a468589756fca572b577 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A proposta deste trabalho é a obtenção de uma metodologia robusta para identificação de falhas estruturais combinando as vantagens de duas metodologias, que não são baseadas em modelos matemáticos, ou seja: impedância elétrica obtida com atuador e sensor piezocerâmico(materiais inteligentes) e redes neurais artificiais. O termo materiais inteligentes (smart materials) conhecido também por material ativo é dado a uma classe de material que exibe propriedades não encontradas em materiais convencionais. Alguns destes materiais são: compostos de materiais piezelétricos, eletrorresistivo e magnetorresistivo, fluidos e sólidos electro-reológicos, e outros. Uma das principais características do PZT (Titanato Zirconato de Chumbo), que permite utilizá-lo como sensor e atuador, é o efeito piezelétrico, ou seja, a aplicação de um campo elétrico resulta em deformação do material (efeito inverso), enquanto, a aplicação de tensão mecânica resulta no surgimento de um campo elétrico (efeito direto). Estas características associadas ao conceito de impedância elétrica e ao conceito de falha métrica permitem a localização e o monitoramento da falha. Esta técnica utiliza altas freqüências e excita os modos locais, proporcionando, assim, o monitoramento de qualquer mudança da impedância mecânica estrutural na região de influência do PZT. Redes neurais artificiais (RNA) fazem parte de um amplo conceito chamado inteligência artificial. Redes neurais têm sua base associada ao funcionamento do cérebro humano, que após treinamento possuem a capacidade de aprender. Esta ciência é objeto de estudo em diversos centros de pesquisa e, embora já tenha grande aplicabilidade, o sucesso de sua utilização depende do caso em que está sendo aplicada e de certa sutileza do projetista, uma vez que o processo ainda é empírico e teorias ainda... . / The proposal of this work is the obtaining of a robust methodology for identification of structural faults combining the advantages of two methodologies, which are not based on mathematical models. The methodology applies electric impedance technique, obtained with actuator and sensor piezoceramic (smart materials), and artificial neural networks. The term smart materials is given for a material class that not exhibits properties found in conventional materials. Some of these materials are: composed of piezoelectric material, electrostrictive and magnetostrictive, electrorheological fluids and solids shape memory alloys, and others. One of the main characteristics of PZT (Lead Zirconate Titanate), that allows to use it as sensor and actuator, is the piezoelectric effect, where the application of an electric field results in deformation of the material (inverse effect), while the application of mechanical tension results in the appearance of an electric field (direct effect). These characteristics associated to the concept of electric impedance and the concept of metric fault allow the location and the monitoring of the fault. This technique uses high frequencies and low voltage and it excites local modes, providing, the monitoring of any change on the structural mechanical impedance in the area of influence of the PZT. Artificial Neural Networks (ANN) are part of a wide concept called artificial intelligence. Neural networks has its base associated to the operation of the human brain, that after training possess the capacity to learn. This science is a study object in several research centers and, although it already has great application. The success of its use depends of the case and planner's certain keenness, once the process is still empiric and theories are still being formulated. Several conceptions of neural networks... (Complete abstract, click electronic address below).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-04-19Bitstream added on 2014-06-13T18:55:45Z : No. of bitstreams: 1 zacarias_at_me_ilha.pdf: 587117 bytes, checksum: 4a907603292d52ff41cf7df3b7718be5 (MD5) / Hoje em dia um dos fatores de interesse das indústrias no desenvolvimento de novas técnicas de detecção e localização de falhas é a preocupação com a segurança de seus sistemas, tendo-se a necessidade de supervisão e monitoramento de modo que as falhas sejam detectadas e corrigidas o mais rápido possível. Verifica-se na prática que determinados parâmetros dos sistemas podem variar durante o processo, devido a características específicas ou o desgaste natural de seus componentes. Sabe-se também que, mesmo nos sistemas bem projetados, a ocorrência de trincas em alguns componentes pode provocar perdas econômicas ou conduzir a situações perigosas. Os observadores de estado podem reconstruir os estados não medidos do sistema, desde que os mesmos sejam observáveis, tornando possível, desta forma, estimar as medidas nos pontos de difícil acesso. A técnica dos observadores de estado consiste em desenvolver um modelo para o sistema em análise e comparar a estimativa da saída com a saída medida, a diferença entre os dois sinais presentes resulta em um resíduo que é utilizado para análise. Neste trabalho foi montado um banco de observadores associado a um modelo de trinca de modo a acompanhar o progresso da mesma. Os resultados obtidos através de simulações computacionais em uma placa engastada discretizada pela técnica dos elementos finitos e as análises experimentais realizadas foram bastante satisfatórios, validando a metodologia desenvolvida. / Nowadays a main factor of interest in industries in the development of new techniques for detection and localization of faults is the concern with the security of its systems. There is the need of supervising and monitoring the machines to detect and correct the fault as soon as possible. In practice it is verified that some determined parameters of the systems can vary during the process, due to the specific characteristics or the natural wearing of its components. It is known that even in well-designed systems the occurrence of cracks in some components can induce economic losses or lead to dangerous situations. The state observers methodology can reconstruct the unmeasured states of the system, since they are observable, becoming possible in this way to estimate the measures at points of difficult access. The technique of state observers consists of developing a model for the system under analysis and to compare the estimated with the measured exit, and the difference between these two signals results in a residue that is used for analysis. In this work was set up a bank of observers associated to a model of crack in order to follow its progress. The results obtained through computational simulations in a cantilever plate discretized by using the finite elements technique and the accomplished experimental analysis were sufficiently satisfactory, validating the developed methodology.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RaphaelaGF.pdf: 1672960 bytes, checksum: 5b6b120f4026f9849183e5f96e363672 (MD5) Previous issue date: 2007-02-08 / ?This master dissertation presents the development of a fault detection and isolation system based in neural network. The system is composed of two parts: an identification subsystem and a classification subsystem. Both of the subsystems use neural network techniques with multilayer perceptron training algorithm. Two approaches for identifica-tion stage were analyzed. The fault classifier uses only residue signals from the identification subsystem. To validate the proposal we have done simulation and real experiments in a level system with two water reservoirs. Several faults were generated above this plant and the proposed fault detection system presented very acceptable behavior. In the end of this work we highlight the main difficulties found in real tests that do not exist when it works only with simulation environments / ?Esta disserta??o de mestrado apresenta o desenvolvimento de um sistema de detec??o e isolamento de falhas (DIF) baseado em redes neurais. O sistema ? dividido em duas etapas: uma de identifica??o neural do sistema e outra de detec??o e classifica??o de falhas. Ambos subsistemas usam t?cnicas de redes neurais com o algoritmoBackpropa- gation para redes Perceptronde M?ltiplas Camadas. Duas abordagens para identifica??o neural foram testadas e uma delas selecionada para fazer parte do sistema DIF. Oclassifi-cador de falhas utiliza apenas valores residuais para a classifica??o das mesmas. Todos os testes foram realizados tanto em ambiente simulado quanto em ambiente real, no intuito de comprovar dificuldades encontradas em testes reais n?o existentes quando se trabalha apenas com simula??es

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiogoLR_DISSERT.pdf: 2166475 bytes, checksum: 3d70392d30b6b18a8ab0f79aa206e435 (MD5) Previous issue date: 2011-06-21 / In a real process, all used resources, whether physical or developed in software, are subject to interruptions or operational commitments. However, in situations in which operate critical systems, any kind of problem may bring big consequences. Knowing this, this paper aims to develop a system capable to detect the presence and indicate the types of failures that may occur in a process. For implementing and testing the proposed methodology, a coupled tank system was used as a study model case. The system should be developed to generate a set of signals that notify the process operator and that may be post-processed, enabling changes in control strategy or control parameters. Due to the damage risks involved with sensors, actuators and amplifiers of the real plant, the data set of the faults will be computationally generated and the results collected from numerical simulations of the process model. The system will be composed by structures with Artificial Neural Networks, trained in offline mode using Matlab? / Em um processo real, todos os recursos utilizados, sejam f?sicos ou desenvolvidos em software, est?o sujeitos a interrup??es ou a comprometimentos operacionais. Contudo, nas situa??es em que operam os sistemas cr?ticos, qualquer tipo de problema pode vir a trazer grandes consequ?ncias. Sabendo disso, este trabalho se prop?e a desenvolver um sistema capaz de detectar a presen?a e indicar os tipos de falhas que venham a ocorrer em um determinado processo. Para implementa??o e testes da metodologia proposta, um sistema de tanques acoplados foi escolhido como modelo de estudo de caso. O sistema desenvolvido dever? gerar um conjunto de sinais que notifiquem o operador do processo e que possam vir a ser p?s-processados, possibilitando que sejam feitas altera??es nas estrat?gias ou nos par?metros dos controladores. Em virtude dos riscos envolvidos com rela??o ? queima dos sensores, atuadores e amplificadores existentes na planta real, o conjunto de dados das falhas ser? gerado computacionalmente e os resultados coletados a partir de simula??es num?ricas do modelo do processo, n?o havendo risco de dano aos equipamentos. O sistema ser? composto por estruturas que fazem uso de Redes Neurais Artificiais, treinadas em modo offline pelo software matem?tico Matlab?

The dynamic behavior of a cracked shaft was studied both in run-up and run-down transient motion. A mathematical model of the shaft was developed , and experimental tests were performed in order to validate the model. A experimental testing rig was conducted, containing an horizontal flexible rotor with a rigid disc in the mid point between the bearings. Experimental and theo retical responses were compared for both cracked and uncracked shafts. All tests were done for several acceleration rates and unbalance conditions. For the theoretical study of dynamic response of the cracked shaft, the stiffness matrix for a cracked element was deduced, using the modified crack Model of Mayes. The rotor model was obtained by using the finite elements method. The equations of motion were integrated in the time domain by using Newmark method to obtain the transient response. Comparing theoretical and experimental results validated the model. For this purpose, the modified Mayes model was used to represent the dynamic response of the crached shaft. Further simulations were conducted to study the influence of acceleration rates, unbalance amplitude /orientation and crack severity on the response of a cracked shaft, running on transient mo tion. / Neste trabalho apresenta -se um estudo do comportamento dinâmico de um rotor com trinca no regime transiente, tanto na parada como na partida. Foi desenvolvido um modelo matemático -computacional de um rotor com trinca e foram também realizados testes experimentais com vistas à validação do modelo. Para o estudo experimental, foi construida uma bancada constituida por um rotor flexível horizontal com um disco rígido montado na posição média do comprimento. A resposta experimental do rotor foi comparada para os casos com e sem trinca. Para tanto, foram usados dois eixos, um com trinca e, o outro, sem trinca. Os testes experimentais foram feitos para diferentes taxas de aceleração e condições de desbalanceamento. Para o estudo teórico da resposta dinâmica do rotor com trinca, foi determinada a matriz de flexibilidade para um elemento com falha, uma vez aplicado o modelo de trinca de Mayes modificado. O modelo do rotor foi obtido através do método dos elementos finitos, e para o cálculo da resposta dinâmica no regime transiente foi utilizado o método de integração numérica de Newmark. O modelo foi validado mediante a comparação dos resultados teóricos com os experimentais, tendo sido mostrado que o Modelo de Mayes modificado representa adequadamente o comportamento dinâmico de um rotor com trinca. Foram feitas simulações para estudar a influência das taxas de aceleração, da intensidade do desbalanceamento presente no sistema e da severidade da trinca sobre o comportamento do rotor com trinca no regime transiente. / Mestre em Engenharia Mecânica

Esta dissertação aborda um ramo da computação que se encontra em crescente desenvolvimento: a computação em tempo real. Os sistemas de computação tempo real surgiram a partir da necessidade de substituição do controle humano, que muitas vezes é falho, em situações complexas ou críticas, onde máxima confiabilidade e disponibilidade são exigidas para garantir a segurança do sistema. A área de aplicação diferencia-se de outras convencionais por possuir diferentes tipos de restrições de tempo e operar em ambientes não-determinísticos. Entretanto, atualmente tais sistemas estão tornando-se grandes, complexos, distribuídos, adaptativos e cada vez mais presentes nas aplicações do dia-a-dia,o que tende a exigir soluções mais simples e generalizadas. Pelo fato de tais sistemas normalmente atuarem sobre aplicações críticas, importante salientar que, em algumas situações, pequenos erros no sistema podem levar a grandes catástrofes. Mesmo atrasos mínimos no tempo de resposta são problemáticos, podendo ocasionar degradações ou ações erradas no mundo físico controlado pelo sistema tempo real. Como nestes casos máxima confiabilidade e disponibilidade são exigidas para garantir a sua segurança, tornou-se importante a construção de sistemas tempo real tolerantes a falhas. Dessa forma, é visivelmente crescente a necessidade de utilização de mecanismos capazes de abordar os requisitos de tempo real e tolerância a falhas de forma integrada durante o desenvolvimento do sistema. Assim, o processo de desenvolvimento de sistemas tempo real confiáveis torna-se mais simples e mais eficiente. A necessidade de maior conhecimento do uso de tolerância a falhas para obter segurança no funcionamento de aplicações tempo real levou ao desenvolvimento deste trabalho, onde buscou-se um caminho de solução para a adequação das técnicas de tolerância a falhas a estas aplicações. Sabe-se que para produzir software confiável e, desta forma de maior qualidade, além do emprego de boas técnicas de engenharia de software, é necessário compreender os principais conceitos e técnicas de tolerância a falhas. Por outro lado, é importante ter-se conhecimento dos mecanismos oferecidos pelas diversas camadas de software de um sistema - protocolo de comunicação, sistema operacional e linguagem de programação - para apoiar estas atividades de tolerância a falhas. Este trabalho busca analisar os mecanismos e técnicas usados na implementação de software tolerante a falhas frente às situações mencionadas, uma vez que nem todas as técnicas conhecidas podem ser indistintamente aplicáveis a estas situações. Os resultados desta análise são organizados na forma de uma taxonomia, visando assim auxiliar projetistas de desenvolvimento de software a tomarem decisões importantes na construção de sistemas tempo real tolerantes a falhas. Os mecanismos são agrupados de acordo com o nível de implementação: sistemas operacionais, linguagens de programação e protocolos de comunicação, destacando suas características e aplicabilidade. Por fim uso da classificação é demonstrado com a análise de três casos-exemplo. / This dissertation is about a, computer science field which is in growing development, that is, real-time computation. Real-time computing systems have emerged from the necessity of substituting. human control which is sometimes failed in complex or critical situations. In these ones maximum availability and reliability are requested in order to guarantee the system dependability. The application area differs from the conventional ones because it has particular time constraints and operates in nondeterministic environments. Nevertheless, nowadays such systems are becoming large, complex, distributed and adaptive but tend to demand simpler and generalized solutions as they are more present in daily applications. Since such systems normally act on critical applications it is important to reinforce, that in some situations, subtle systems errors may generate big catastrophes. Even slight delays in response time are troublesome and they may cause degradation or wrong acts in physical world controlled by real-time systems. In these cases maximum reliability and availability are requested in order to guarantee system dependability. Thereby, the requirement of including mechanisms capable of achieving real-time and fault tolerance in an integrated way during the system design has been increased. Thus, the developing process of reliable real-time systems becomes simpler and more effective. The necessity of improving designers knowledge on using fault tolerance in order to obtain dependability on real-time applications has motivated this study. Our main goal has been to find an adequate way of using fault tolerance techniques to these applications. It is known that the development of reliable software not only requires appropriate software engineering techniques but also demands understanding of main politics and mechanisms used to implement fault tolerance techniques in these situations. Otherwise, it is very important to know the related support that is offered by the different software levels of a system - communication protocol, operating system and programming language. This study has as purpose analyzing the mechanisms and techniques used in implementation of fault-tolerant software applied to the previously mentioned situations. The basic supposition is that not all the known techniques may be applied indistinctly to these situations. The properties of the software are organized according to a taxonomy, where the mechanisms are bracketed in groups according to implementation level: operating systems, programming languages and communication protocols. In this presentation, the characteristics and applicability of the software tools are stood out in order to help developing-software designers to decide what is important to build faulttolerant software. Finally, the use of the classification is demonstrated by analyzing three case-examples.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-02-11T10:15:45Z No. of bitstreams: 1 marciodecarvalhofilho.pdf: 1308253 bytes, checksum: ce4bec8646b462983e485a5bcad4f5c1 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-02-26T11:53:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marciodecarvalhofilho.pdf: 1308253 bytes, checksum: ce4bec8646b462983e485a5bcad4f5c1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-26T11:53:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marciodecarvalhofilho.pdf: 1308253 bytes, checksum: ce4bec8646b462983e485a5bcad4f5c1 (MD5) Previous issue date: 2014-08-13 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho desenvolveu-se uma ferramenta para análise de falhas, sendo os modelos de diversos equipamentos do sistema elétrico considerados de forma detalhada, permitindo a análise multifásica do sistema, representando-o da maneira mais generalizada e realista possível. A metodologia desenvolvida para análise de falhas baseia-se no método de injeção de correntes a n condutores em coordenadas retangulares, onde utiliza-se o método de Newton-Raphson no processo de solução e todas as grandezas são definidas diretamente em coordenadas de fase. A modelagem de todo o sistema elétrico é realizada baseando-se em elementos que compõem as estruturas dos equipamentos em seus modelos, sendo que estes elementos podem estar conectados das mais diversas maneiras. As próprias condições de curto-circuito são modeladas por meio de elementos, conectados em diferentes configurações. Também a inclusão dos controles é feita de forma otimizada. Com a modelagem considerada, o sistema a ser solucionado é o estritamente necessário, e, portanto, a metodologia apresenta-se bastante eficiente. A metodologia também se mostra bastante flexível, pois é capaz de representar equipamentos com qualquer número de condutores nas mais diversas configurações, permitindo representar desequilíbrios, acoplamentos mútuos, sistemas de aterramento e cabos neutros explicitamente, e permitindo modelar diversos tipos de falhas, dentre outras características. Desta forma, a metodologia possibilita análises bastante completas, sendo que a representação do sistema pode ser feita com o nível de detalhe que for possível e desejável em cada situação. A ferramenta desenvolvida é bastante abrangente sendo capaz de simular sistemas equilibrados ou desequilibrados, radiais ou reticulados, diversos tipos de falhas (como curtos-circuitos em derivação, interno e simultâneo, ou abertura série), podendo ser aplicada em sistemas de transmissão, subtransmissão, distribuição, e industriais, inclusive de grande porte. / In this work a tool for fault analysis was developed, and models of many electrical systems equipment were considered in detail, allowing the analysis of multiphase systems by representing it in a more general and realistic way possible. The methodology developed for fault analysis is based on the current injection method in rectangular coordinates, where the Newton-Raphson method is used in the solution process and all quantities are defined directly in phase coordinates. The modeling of the entire electrical system is made based on elements which assemble the structures of equipment in their models, and these elements can be connected in various ways. Even the short circuit conditions are modeled by elements connected in different configurations. Also the inclusion of controls is done optimally. With the considered modeling the system to be solved is the strictly necessary, and therefore, the method shows to be efficient. The methodology is also very flexible because it is able to represent equipments with any number of conductors in many different configurations, allowing the representation of imbalances, mutual couplings, groundings and neutral cables explicitly, and allowing to model various types of faults, among other features. Therefore, the methodology allows fairly complete analysis, and the representation of the system can be made with the level of detail that is possible and desirable in every situation. The tool developed is quite ample being able to simulate balanced or unbalanced, radial or meshed systems, various types of failures (such as shunt short circuits, internal faults, simultaneous fault, and series opening), it can be applied to the transmission, subtransmission, distribution and industrial systems, including large scale systems.