Submitted by Santos Davilene (davilenes@ufba.br) on 2013-01-25T11:50:19Z No. of bitstreams: 1 TESE-Alirio Santos de Sa.pdf: 3211848 bytes, checksum: b6e3a37952f120676b30e1f11490fa90 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-25T11:50:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE-Alirio Santos de Sa.pdf: 3211848 bytes, checksum: b6e3a37952f120676b30e1f11490fa90 (MD5) / As facilidades de processamento e comunicação oriundas das novas tecnologias têm promovido o surgimento de uma nova classe de ambientes distribuídos. Estes ambientes são caracterizados pela dinamicidade em suas composições, no provisionamento de seus recursos e nas características e requisitos de suas aplicações. Isto traz novos desafios à confiabilidade, a qual é um atributo essencial à grande maioria dos sistemas distribuídos modernos. Um destes desafios está na incapacidade, dos mecanismos tradicionais de tolerância a falhas, de atender aos requisitos de desempenho, ao mesmo tempo em que suportam a confiabilidade. Isto porque o projeto destes mecanismos requer um conhecimento prévio das características dos ambientes e de suas aplicações, para que possam oferecer configurações adequadas ao atendimento dos requisitos especificados -- isto representa um problema, uma vez que, nos ambientes distribuídos modernos, estas informações mudam dinamicamente. Neste contexto, nem mesmo os mecanismos adaptativos de tolerância falhas obtêm sucesso, pois realizam a sua configuração dinamicamente, mas confiam em comportamentos e requisitos definidos em tempo de projeto. Para enfrentar este desafio, esta Tese introduz os mecanismos autonômicos de tolerância a falhas, baseados em teoria de controle e capazes de se auto-configurar face às mudanças dinâmicas nas características do ambiente ou nos requisitos de suas aplicações. Com o intuito de demonstrar a viabilidade destes mecanismos, foram implementados e avaliados, como estudo de caso, detectores autonômicos de defeitos e protocolos autonômicos de comunicação em grupo, dois mecanismos básicos à construção de muitos sistemas distribuídos confiáveis. Estes mecanismos autonômicos de detecção e de comunicação em grupo são os primeiros da literatura a suportar a auto-configuração em tempo de execução, baseada em requisitos de qualidade de serviço definidos pelos usuários. Tais mecanismos foram avaliados, usando simulações, em condições de carga variadas e falhas. Mesmo sem trabalhos relacionados, para uma comparação direta de desempenho, os mecanismos autonômicos propostos foram comparados com mecanismos tradicionais de tolerância a falhas existentes na literatura. Estes mecanismos tradicionais usaram diferentes configurações definidas por parâmetros manualmente fixados. Os experimentos realizados demonstram que os mecanismos autonômicos propostos possuem, na maioria dos casos, desempenho superior que as diferentes configurações dos mecanismos tradicionais considerados, principalmente quando variações nas características da carga, mudanças nos requisitos ou reconfigurações dinâmicas no ambiente são considerados. / Salvador

PAULA, A. R. Controle tolerante a falhas aplicado ao modelo de um robô móvel com restrições não holonômicas. 2017. 95 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-10-06T18:14:13Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_arpaula.pdf: 1761285 bytes, checksum: acdb39ee7e0e6d99976283a94c1d4abe (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-11-03T16:41:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_arpaula.pdf: 1761285 bytes, checksum: acdb39ee7e0e6d99976283a94c1d4abe (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-03T16:41:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_arpaula.pdf: 1761285 bytes, checksum: acdb39ee7e0e6d99976283a94c1d4abe (MD5) Previous issue date: 2017-07-31 / This work presents the theory and simulation of a model-based Fault Tolerant Control (FTC) strategy for a mobile robot with nonholonomic constraints. The control system consists of a controller whose gain is designed by Linear Matrix Inequalities (LMI) applied to track the robot's linear and angular velocity references. The model used for the robot is Linear Parameter-Varying (LPV) where an LPV observer is also designed by LMI for feedback control purpose. The presented FTC technique is capable of identifying and isolate either multiple faults, simultaneous or non-simultaneous, at the actuators or sensors. The fault identification process applies a Recursive Kalman Filter for each plant component, whether it is an actuator or sensor, in order to identify and isolate the fault. These faults are predicted in a state-space model and introduced in an additive or multiplicative way. LPV virtual actuators and sensors act in the fault correction, which spares the need of the real-time redesign of the controller. Simulation results showcase and validate the presented theory for the FTC strategy including discussion of the pros and cons of its application. / Este trabalho apresenta o estudo teórico e as simulações de uma estratégia de Controle Tolerante a Falhas (FTC, do inglês Fault Tolerant Control) baseada em modelo para um robô móvel com restrições não holonômicas. Essa estratégia de controle é capaz de manter a operação do sistema em malha fechada mesmo sob a influência de falhas nos atuadores e sensores. As falhas são desvios do funcionamento adequado do componente e são classificadas como multiplicativas ou aditivas. O sistema de controle consiste em um controlador com ganho projetado por Inequações Matriciais Lineares (LMI, do inglês Linear Matrix Inequalities) aplicado para o seguimento das referências de velocidade linear e angular do modelo de um robô móvel sobre duas rodas ativas. A dinâmica do robô é descrita por um modelo do tipo Linear com Parâmetros Variantes (LPV), para o qual um observador LPV também é projetado por LMI para o fechamento da malha de controle. A técnica FTC utilizada é capaz de identificar e isolar múltiplas falhas, simultâneas ou não, nos atuadores e sensores do sistema. O processo de identificação de falhas utiliza um Filtro de Kalman Recursivo para estimar a magnitude da falha em cada componente da planta, sendo ele um atuador ou um sensor. A correção das falhas é realizada por meio de atuadores e sensores virtuais LPV, dispensando assim a necessidade de reprojetar o controlador. O resultados de simulação computacionais validam a teoria apresentada pela técnica FTC evidenciando as vantagens e as desvantagens da sua aplicação.

Partículas radioativas, ao atingirem o hardware dos sistemas computacionais, podem resultar em comportamentos inesperados durante a execução de um software. Tais comportamentos inesperados podem persistir por toda a vida útil do sistema ou podem ter uma duração limitada. Nesse último caso, temos o que chamamos de falhas transientes. Falhas transientes podem fazer com que as instruções do programa executem em uma sequência incorreta, o que chamamos de erros de fluxo de controle (Control-flow errors - CFEs). Estudos mostram que entre 33% e 77% das falhas transientes que afetam o hardware se manifestam como erros de fluxo de controle, dependendo do tipo do processador. Se o sistema não realizar nenhuma verificação em tempo de execução, um erro de fluxo de controle pode não ser detectado, o que pode resultar em uma execução incorreta do programa. Sistemas projetados para aplicações de baixo custo voltados para sistemas embarcados, onde os custos e desempenho são os fatores principais, utilizam técnicas baseadas em software para aumentar a confiabilidade do sistema. As técnicas baseadas em software para detecção de CFEs são conhecidas como signature monitoring ou signature checking. Essas técnicas introduzem código extra em todos os blocos básicos do programa com a finalidade de detectar os CFEs. Esse código extra implica em overhead, que pode ter uma grande variação dependendo da técnica utilizada. Na tentativa de minimizar o overhead imposto pelas técnicas de detecção de CFEs, neste trabalho foi desenvolvida a técnica de detecção e proteção de blocos básicos suscetíveis através da análise sistemática de single bit-flip. O objetivo da técnica é detectar os blocos básicos suscetíveis do programa através da análise sistemática de single bit-flip e proteger apenas esses blocos básicos. A técnica foi avaliada em termos de sua taxa de cobertura de falhas e desempenho. Para avaliar a taxa de cobertura falhas foram realizadas várias campanhas de injeção de falhas nos programas da suíte de benchmarks Mibench. A avaliação de desempenho foi feita com base na quantidade de instruções de máquina executadas pelos benchmarks, comparando quantidade de instruções antes e depois da utilização da técnica detecção e proteção de blocos básicos suscetíveis. Os resultados dos experimentos mostram que é possível reduzir em até 27,93% a quantidade de blocos básicos protegidos e ao mesmo tempo manter uma alta taxa de cobertura de falhas. Porém, em termos de desempenho, o ganho não ficou na mesma proporção da quantidade de blocos básicos não protegidos, ficando abaixo do esperado. / Radioactive particles hitting the hardware of computer systems may result in unexpected behavior during software execution. Such unexpected behavior may persist for the lifetime of the system or may have a limited duration. In the latter case, we have what is called a transient fault. Transient faults may cause the program instructions to execute in an incorrect sequence. This incorrect sequence is called a control flow error (CFE). Research show that between 33% to 77% of transient faults manifest themselves as CFEs, depending on the type of the processor. If the system does not perform any verification at runtime, a control flow error may be not detected, which can result in incorrect program execution. Systems projected to low-cost embedded applications, where cost and performance are the main factors, use software based techniques to improve system reliability. Software based techniques to detect CFEs are known as signature monitoring or signature checking. These techniques insert extra code in each basic block of the program in order to detect CFEs. This extra code add an undesirable overhead in the program, which can have large variation depending on the technique used. In the attempt to minimize the overhead added by CFEs detection techniques, this work developed a technique of detection and protection of susceptible basic blocks through systematic bit-flip analysis. The purpose of this technique is to detect the susceptible basic blocks of the program through the systematic bit-flip analysis and to protect only these basic blocks. The technique was evaluated based on its fault coverage rate and performance. To evaluate the fault coverage rate a fault injection campaing was performed in the programs of the Mibench benchmark suite. The performance evaluation was based in the number of instruction executed by each benchmark, comparing the number of instructions before and after the use of the proposed technique. The experimental results show that is possible to reduce up to 27,93% the amount of protected basic blocks, while keeping a high faults coverage hate. However, in terms of performance, the gain was not in the same proportion, being lower than expected.

O problema de diagnóstico de tàlhas em sistemas fisicos tem sido abordado por diversas técnicas diferentes, tendo várias aplicações nas áreas de engenharia, ecologia, química, medicina entre outras. O Raciocínio Qualitativo, sub-área da Inteligência Artifical, dispõe de uma técnica denominada Análise de Regimes que permite tratar de forma qualitativa o problema de diagnóstico. O principal mérito da Análise de Regime está na possibilidade de automatizar a construção dos relacionamentos qualitativos que as variáveis de um sistema podem estabelecer entre si. Uma vez definida a estrutura de relacionamentos, é possível inferir como uma falha se propaga no sistema. Com a finalidade de otimizar o processo de raciocínio empregado na identificação da causa de uma falha, esta tese apresenta uma proposta de associação da Análise de Regime e a representação de sistemas através de grafos, para constituir uma técnica integrada de raciocínio qualitativo para diagnóstico de falhas. Tendo em vista a especialização dos conceitos utilizados na proposta, se fez necessário apresentar primeiramente uma visão geral da área de Raciocínio Qualitativo e da sub-área de Diagnóstico Baseada em lv/ode/os para, então, introduzir os conceitos de Análise de Regimes. Os conceitos de regimes e derivadas qualitativas parciais são utilizados e mostra-se que, através dos mesmos, é possível estabelecer o relacionamento qualitativo entre as variáveis de um processo. Adicionalmente, é mostrada a representação dos relacionamentos através de grafos. Os relacionamentos obtidos na fase de análise de regime são então estruturados na forma de grafos e recebem o tratamento de algoritmos específicos que permitem identificar os componentes causadores de tàlhas no sistema modelado. / The fault diagnosis problem has been approached by many diferent techniques and it is used in many knowledge areas, for example : engineering, ecology, chemistry, medicine and others. Qualitative Reasoning (QR), subarea of Artiticial lntelligence, has a special technique called Regimes Analysis that treats in a qualitative form the fault diagnosis problem. The main accomplishment of Regimes Analysis is the possibility of automating the construction ofthe qualitative relationship among the variables of a system. Once the structure o f the relationship is establ ished, it is possible to inter how a fault is propagated through the system. This thesis presents a proposal of combination between Regimes Analysis and graph-based systems applied on the construction of an optimized qualitative reasoníng for fault diagnosis, as an integrated technique. Many specialized concepts are used in this proposal, so it is necessary to begin with a general view of qualitative reasoning area and sub-area of model-based diagnosis and finally introduce the Regimes Analysis concepts. Concepts of regimes and qualitative parcial derivative are presented and it's shown that it's possible to estabilished the qualitative relationship among the variables of a process. Additionally, it is presented the representation of relationship usmg graph models.The relationships established during the Regimes Analysis phase are structured as graph, allowing the application of specifical algorythms in order to identify the components that are generating the fault on the modeled system.

Esta tese apresenta uma sistemática para avaliação de confiabilidade humana em mina a céu aberto com vistas à proposição de planos de melhorias para tratativa de falhas humanas. Para tanto, gera-se uma metodologia apoiada na seleção de especialistas para preenchimento da tabela de Análise de Modos e Efeitos de falha (FMEA). A utilização dos especialistas mais consistentes eleva a qualidade e a consistência das avaliações, possibilitando maior coerência das informações, desconsiderando opiniões extremistas e permitindo proposição de melhorias mais assertivas. Além do preenchimento dos índices de Ocorrência, Detecção e Severidade, tradicionalmente existentes na FMEA, propõe-se a utilização do índice de Severidade Humana (SH), que visa quantificar o impacto de cada modo de falha sobre a integridade física dos colaboradores vinculados ao processo em que a falha ocorre. A ocorrência de tais falhas pode gerar acidentes que demandam atendimentos ambulatoriais, afastamentos, fatalidades ou perdas produtivas substanciais. A elaboração dos planos de melhoria dos modos de falha preponderantes é operacionalizada em duas frentes, de acordo com a disponibilidade de tempos até a falha motivados por erros humanos. Mediante número suficiente de tempos até a falha, realiza-se uma modelagem quantitativa com vistas à determinação de intervalos de checagem dos procedimentos associados aos modos de falha preponderantes; além da definição de tal intervalo, gera-se um plano de melhorias para cada modo de falha. No caso de não haver número suficiente de tempos até a falha para modelagem quantitativa, gera-se somente o plano de melhoria para o modo de falha em questão. Os planos de melhorias propostos são focados em comportamentos que tenham relação com aspectos cognitivos (percepção, atenção, memória, raciocínio, juízo, imaginação, pensamento, linguagem, etc.) e sócio-emocionais (autonomia, estabilidade emocional, sociabilidade, capacidade de superar fracassos, curiosidade, perseverança, etc.), os quais impactam na execução dos procedimentos e podem conduzir a falhas. / This thesis presents a system for evaluating human reliability in open pit mine aimed at proposing improvements plans derived from human errors. Therefore, it proposes a methodology that relies on the selection of experts to assess the Failure Mode and Effect Analysis (FMEA). Using the most consistent experts increases the quality and consistency of assessments, enabling more coherence on experts’ opinions, disregarding extremist views and allowing more assertive proposition improvements. In addition to the traditional FMEA indices, i.e. Occurrence rates, Detection and Severity, we propose the Human Severity Index (SH), which aims to quantify the impact of each failure mode upon the physical integrity of employees. The occurrence of such failures can lead to accidents that require outpatient care, absenteeism, fatalities or substantial production losses. The development of improvement plans predominant failure modes is carried out in two fronts, according to the availability of failure times samples motivated by human error. When enough time to failure samples are available, we carry out a quantitative modeling to determine checking intervals for procedures associated with the predominant failure modes; next, an improvement plan for each failure mode is proposed. In case there is no sufficient number of times to failure for quantitative modeling, we generate only the improvement plan for the failure mode in question. The proposed improvement plans are focused on behaviors are related to cognitive (perception, attention, memory, reasoning, judgment, imagination, thought, language, etc.) and socio-emotional (autonomy, emotional stability, sociability, ability to overcome failures , curiosity, perseverance, etc.) aspects.

O dimensionamento da tecnologia trouxe consequências indesejáveis para manter a taxa de crescimento exponencial e levanta questões importantes relacionadas com a confiabilidade e robustez dos sistemas eletrônicos. Atualmente, microprocessadores modernos de superpipeline normalmente contêm milhões de dispositivos com cargas nos nós cada vez menores. Esse fator faz com que os circuitos sejam mais sensíveis a variabilidade ambiental e aumenta a probabilidade de um erro transiente acontecer. Erros transientes em circuitos sequenciais ocorrem quando uma única partícula energizada deposita carga suficiente perto de uma região sensível. Flip-Flops mestreescravo são os circuitos sequencias mais utilizados em projeto VLSI para armazenamento de dados. Se um bit-flip ocorrer dentro deles, eles perdem a informação prévia armazenada e podem causar um funcionamento incorreto do sistema. A fim de proporcionar sistemas mais confiáveis que possam lidar com os efeitos da radiação, este trabalho analisa o Fator de Vulnerabilidade Temporal (Timing Vulnerability Factor - TVF) em algumas topologias de flip-flops mestre-escravo em estágios de pipeline sob diferentes condições de operação. A janela de tempo efetivo que o bit-flip ainda pode ser capturado pelo próximo estágio é definido com janela de vulnerabilidade (WOV). O TVF corresponde ao tempo que o flip-flop é vulnerável a erros transientes induzidos pela radiação de acordo com a WOV e a frequência de operação. A primeira etapa deste trabalho determina a dependência entre o TVF com a propagação de falhas até o próximo estágio através de uma lógica combinacional com diferentes atrasos de propagação e com diferentes modelos de tecnologia, incluindo também as versões de alto desempenho e baixo consumo. Todas as simulações foram feitas sob as condições normais pré-definidas nos arquivos de tecnologia. Como a variabilidade se manifesta com o aumento ou diminuição das especificações iniciais, onde o principal problema é a incerteza sobre o valor armazenado em circuitos sequenciais, a segunda etapa deste trabalho consiste em avaliar o impacto que os efeitos da variabilidade ambiental causam no TVF. Algumas simulações foram refeitas considerando variações na tensão de alimentação e na temperatura em diferentes topologias e configurações de flip-flops mestre-escravo. Para encontrar os melhores resultados, é necessário tentar diminuir os valores de TVF, pois isso significa que eles serão menos vulneráveis a bit-flips. Atrasos de propagação entre dois circuitos sequenciais e frequências de operação mais altas ajudam a reduzir o TVF. Além disso, estas informações podem ser facilmente integradas em ferramentas de EDA para ajudar a identificar os flip-flops mestre-escravo mais vulneráveis antes de mitigar ou substituí-los por aqueles tolerantes a radiação. / Technology scaling has brought undesirable issues to maintain the exponential growth rate and it raises important topics related to reliability and robustness of electronic systems. Currently, modern super pipelined microprocessors typically contain many millions of devices with ever decreasing load capacitances. This factor makes circuits more sensitive to environmental variations and it is increased the probability to induce a soft error. Soft errors in sequential circuits occur when a single energetic particle deposits enough charge near a sensitive node. Master-slave flip-flops are the most adopted sequential elements to work as registers in pipeline and finite state machines. If a bit-flip happens inside them, they lose the previous stored information and may cause an incorrect system operation. To provide reliable systems that can cope with radiation effects, this work analysis the Timing Vulnerability Factor (TVF) of some master-slave D flip-flops topologies in pipeline stages under different operating conditions. The effective time window, which the bit-flip can still be captured by the next stage, is defined as Window of Vulnerability (WOV). TVF corresponds to the time that a flip-flop is vulnerable to radiation-induced soft errors according to WOV and clock frequency. In the first step of this work, it is determined the dependence between the TVF with the fault propagation to the next stage through a combinational logic with different propagation delays and with different nanometer technological models, including also high performance and low power versions. All these simulations were made under the pre-defined nominal conditions in technology files. The variability manifests with an increase or decreases to initial specification, where the main problem is the uncertainty about the value stored in sequential. In this way, the second step of this work evaluates the impact that environmental variability effect causes in TVF. Some simulations were redone considering supply voltage and temperature variations in different master-slave D flip-flop topologies configurations. To achieve better results, it is necessary to try to decrease the TVF values to reduce the vulnerability to bit-flips. The propagation delay between two sequential elements and higher clock frequencies collaborates to reduce TVF values. Moreover, all the information can be easily integrated into Electronic Design Automation (EDA) tools to help identifying the most vulnerable master-slave flip-flops before mitigating or replacing them by radiation hardened ones.

O elevado custo de manutenção nos ambientes industriais motivou pesquisas de novas técnicas para melhorar as ações de reparos. Com a evolução tecnológica, principalmente da eletrônica, que proporcionou o uso de sistemas embarcados para melhorar as atividades de manutenção, estas agregaram inteligência e evoluíram para uma manutenção pró-ativa. Através de ferramentas de processamento de sinais, inteligência artificial e tolerância a falhas, surgiram novas abordagens para os sistemas de monitoramento a serviço da equipe de manutenção. Os ditos sistemas de manutenção inteligente, cuja tarefa é realizar testes em funcionamento (on-line) nos equipamentos industriais, promovem novos modelos de confiabilidade e disponibilidade. Tais sistemas são baseados nos conceitos de tolerância a falhas, e visam detectar, diagnosticar e predizer a ocorrência de falhas. Deste modo, fornece-se aos engenheiros de manutenção a informação antecipada do estado de comportamento do equipamento antes mesmo deste manifestar uma falha, reduzindo custos, aumentando a vida útil e tornando previsível o reparo. Para o desenvolvimento do sistema de manutenção inteligente objeto deste trabalho, foram estudadas técnicas de inteligência artificial (redes neurais artificiais), técnicas de projeto de sistemas embarcados e de prototipação em plataformas de hardware. No presente trabalho, a rede neural Mapas Auto-Organizáveis foi adotada como ferramenta base para detecção e diagnóstico de falhas. Esta foi prototipada numa plataforma de sistema embarcado baseada na tecnologia FPGA (Field Programmable Gate Array). Como estudo de caso, uma válvula elétrica utilizada em dutos para transporte de petróleo foi definida como aplicação alvo dos experimentos. Através de um modelo matemático, um conjunto de dados representativo do comportamento da válvula foi simulado e utilizado como entrada do sistema proposto. Estes dados visam o treinamento da rede neural e visam fornecer casos de teste para experimentação no sistema. Os experimentos executados em software validaram o uso da rede neural como técnica para detecção e diagnóstico de falhas em válvulas elétricas. Por fim, também realizou-se experimentos a fim de validar o projeto do sistema embarcado, comparando-se os resultado obtidos com este aos resultados obtidos a partir de testes em software. Os resultados revelam a escolha correta do uso da rede neural e o correto projeto do sistema embarcado para desempenhar as tarefas de detecção e diagnóstico de falhas em válvulas elétricas. / The high costs of maintenance in industrial environments have motivated research for new techniques to improve repair activities. The technological progress, especially in the electronics field, has provided for the use of embedded systems to improve repair, by adding intelligence to the system and turning the maintenance a proactive activity. Through tools like signal processing, artificial intelligence and fault-tolerance, new approaches to monitoring systems have emerged to serve the maintenance staff, leading to new models of reliability and availability. The main goal of these systems, also called intelligent maintenance systems, is to perform in-operation (on-line) test of industrial equipments. These systems are built based on fault-tolerance concepts, and used for the detection, the diagnosis and the prognosis of faults. They provide the maintenance engineers with information on the equipment behavior, prior to the occurrence of failures, reducing maintenance costs, increasing the system lifetime and making it possible to schedule repairing stops. To develop the intelligent maintenance system addressed in this dissertation, artificial intelligence (neural networks), embedded systems design and hardware prototyping techniques were studied. In this work, the neural network Self-Organizing Maps (SOM) was defined as the basic tool for the detection and the diagnosis of faults. The SOM was prototyped in an embedded system platform based on the FPGA technology (Field Programmable Gate Array). As a case study, the experiments were performed on an electric valve used in a pipe network for oil transportation. Through a mathematical model, a data set representative of the valve behavior was obtained and used as input to the proposed maintenance system. These data were used for neural network training and also provided test cases for system monitoring. The experiments were performed in software to validate the chosen neural network as the technique for the detection and diagnosis of faults in the electrical valve. Finally, experiments to validate the embedded system design were also performed, so as to compare the obtained results to those resulting from the software tests. The results show the correct choice of the neural network and the correct embedded systems design to perform the activities for the detection and diagnosis of faults in the electrical valve.

Atualmente, a simulação de falhas é um estágio importante em qualquer desenvolvimento de Circuitos Integrados. A predição de falhas comportamentais em qualquer estagio do processo é essencial para garantir que o chip desenvolvido seja bem implementado. Vários problemas podem ser conferidos e solucionados enquanto se executa a simulação. As falhas transientes mais conhecidas são os Single-Event-Upset (SEU), as quais acontecem nos circuitos de memória, e as Single-Event Transient (SET), que acontecem em circuitos de lógica combinacional. A análise do comportamento do circuito sob falhas é fundamental para a escolha de técnicas de proteção e medição da susceptibilidade aos diferentes tipos de falhas. Neste trabalho, apresenta-se uma ferramenta para simular os efeitos que acontecem quando uma fonte de falha é inserida num circuito digital, especialmente falhas SEU. Além disso, é desenvolvido o método TMR que pode verificar a existência de uma falha e inibir que esta se propague pelo circuito todo. Foram desenvolvidos módulos para simulação de circuitos analógicos como o Oscilador Controlado por Voltagem (VCO) permitindo a visualização dos efeitos de falhas nestes circuitos. A ferramenta LabVIEWr da National Instruments é usada para criar o conjunto de Instrumentos Virtuais (VIs) para simular os SEUs. Esta é também usada pela simulação de SETs. Foram feitos várias simulações com as ferramentas desenvolvidas para validar sua funcionalidade os quais mostram resultados semelhantes aos descritos na literatura. As ferramentas desenvolvidas para simulação de falhas transientes em portas lógicas inserem falhas SET de forma automática sem análise prévia do sinal de saída. Usando as ferramentas de Lógica Booleana é possível obter resultados para fazer estudos estatísticos dos erros acontecidos e determinar tendências no comportamento das técnicas de Redundância Modular Triplo (TMR) e TMR com redundância no tempo. O modelo desenvolvido para a análise de falhas do VCO apresenta uma melhor semelhança com o resultado real que com o simulado com ferramentas comerciais. / Nowadays, the fault simulation is an important step in any IC design. Predicting the behavioral faults of any process step is essential to ensure that the design is well implemented. During the simulation various problems can be detected and corrected. The transient faults are the most well known Single-Event-Upset (SEU), which affect memory circuits, and Single-Event Transient (SET), which affect combinational logic circuits. The analyses of the circuit under faults is crucial to the choice of protection techniques and measurement of susceptibility to different types of failures. In this work a tool to simulate the effects that occur when a source of fault is inserted in a digital circuit, especially SEU faults is presented. In addition to modeling a fault, it is developed a Triple Modular Redundancy (TMR) method capable of verifying the existence of a fault preventing it from spreading through the whole circuit. It is also developed a Voltage Controled Oscillator (VCO) to view fault effects in analog circuit. LabVIEWr is used to create a set of virtual instruments to simulate SEUs. It is efficient in modeling the characteristics of SETs. It is possible with this toolkit to replicate the effects of SEUs and SETs described in the literature. The tools developed for simulation of transient faults in logic gates insert SET failures automatically without output signal prior analysis. Using the tools of Boolean Logic is possible to obtain results to make statistical studies of the errors that occurred and determine trends in the behavior of TMR with and without redundancy in time. The model developed for failature analysis of the VCO is similar to the real result with that simulated with commercial tools.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-02-22T17:19:22Z No. of bitstreams: 1 2015_AntonioAugustoSoaresFrasca.pdf: 12691648 bytes, checksum: 33d6e97f7cb7064989a9fe22496f5393 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-02-22T19:52:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_AntonioAugustoSoaresFrasca.pdf: 12691648 bytes, checksum: 33d6e97f7cb7064989a9fe22496f5393 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-22T19:52:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_AntonioAugustoSoaresFrasca.pdf: 12691648 bytes, checksum: 33d6e97f7cb7064989a9fe22496f5393 (MD5) / Os orógenos Brasília e Araguaia são cinturões Neoproterozoicos da Província Tocantins. Desenvolveram-se durante a amálgama do W-Gondwana, como consequência da colisão e colagem de blocos alóctones, arcos acrescionários e sequências metavulcanossedimentares correlatas entre os crátons Amazônico e São Francisco-Congo. Na porção setentrional do Orógeno Brasília rochas plutônicas calci-alcalinas de arco magmático se estendem por mais de 250 km e constituem a extensão do Arco Magmático de Goiás (AMG). Apresentam na área estudada características estruturais diversas dos setores de arco ao sul. A distribuição das rochas de arco e embasamento estão controladas pelo Lineamento Transbrasiliano (LTB) que constitui peça fundamental na macroestruturação regional. O LTB deforma e baliza arcos magmáticos distintos entre os blocos de embasamento, ao passo que lascas da infracrosta se inserem nos arcos, formando uma rede intrincada de blocos com caraterísticas químicas e isotópicas díspares. Todos estes elementos tectônicos em conjunto compõem por definição um complexo orogênico. Para identificação dos diversos segmentos e eventos tectônicos realizou-se mapeamento, litoquimica, datação U-Pb e isótopos de Nd em um grupo especifico de tonalitos e granodioritos principalmente. Os resultados definiram: Um embasamento que representa o segmento de infra- mesocrosta com fontes arqueanas e paleoproterozóicas. Determinações U-Pb indicam idades de 2142+11 a 2083+18 Ma para rochas ígneas, mas apresentam intervalos de TDM mais longos de 2980 Ma a 1500 Ma com fontes de ɛNd mistas sugestivas de contribuição juvenil e de derivação crustal. Há no mínimo dois arcos neoproterozóicos sobrepostos neste espaço. O primeiro com características litoquímicas de arco insular, sem participação de crosta antiga e é correlacionado à Acrescão de Mara Rosa, de idades U-Pb entre 848±4 Ma a 810 ±4 Ma, TDM entre 1480 e 910 Ma e ɛNd(T840) com valores de +1.56 a +5.14, sugerindo fontes juvenis. Um segundo evento magmático mais jovem é reconhecido. É formado por magmatismo calci-alcalino associado a uma margem continental ativa e nomeado de Santa Terezinha de Goiás. São identificados em três estágios evolutivos, arco-continente (transicional), colisional a pós-colisional e maturo. O estágio arco-continente possui fontes mistas e heterogêneas, parte reciclagem crustal, parte juvenil com TDM desde 2610 a 960 Ma, e em torno de 1.2 Ga, ɛNd de -25.44 a +6.13. O Estágio colisional representa a maturidade química do arco. Possui valores elevados LILE e HFSE com anomalias positivas em Th, La, K e Zr e depletações em Ba, Nb, P e Ti, padrões assimétricos e enriquecidos em ETRL, depletados em ETRP com anomalias negativas de Eu. Determinações U-Pb em zircão indicam idades de 594+2 Ma, 586+3 Ma e 540+5 Ma e zircões herdados do arco insular com idades 822+15 Ma, 884+11 Ma e 855 Ma, TDM entre 2860 e 900 Ma e ɛNd(T580) de -22.42 a +2.84, a grande maioria negativa indicando retrabalhamento crustal com pouca contribuição juvenil. Rochas de tendência adakitica ocorrem associadas a este estágio. São tipo HSA (Alta SiO2), alto Na2O>4%, baixas razões K2O/Na2O <0.5, curvas de ETR muito fracionadas, sem anomalias de Eu, alto Sr (>631 ppm), baixo MgO% (<1.8, baixo), Y (<13 ppm), alta razão Sr/Y> 30 e >50(média), Yb (< 1.13 ppm), alta razão La/Yb (>45) e (La)n/(Yb)n (>30), baixo HFSE, como Nb<8 ppm (média), Ta<0.5 ppm (média). Possuem idades modelo heterogeneas as mais jovens entre 0.97 e 0.96 Ga com ɛNd (T0.58) entre –0.60 e -0.95, indicando participação de material de derivação crustal. Determinações U-Pb em zircão apontam idades entre 590-540 Ma. A interpretação petrogenética sugere uma fusão primária parcial abaixo de 5% na base da crosta máfica continental entre o campo rutilo eclogito e anfibolito-hornblenda eclogito com anfibólio-Cpx-granada no resíduo. Os adakitos mais jovens indicam um contexto pós-colisional com produtos de fusão derivados de delaminação da crosta inferior. O estágio maduro apresenta padrões com maior enriquecimento em HFSE e ETRL do que em LILE. As idades de cristalização são próximas a 540 Ma. Rochas básicas pós-orogênicas analisadas apresentam fontes crustais e juvenis e TDM entre 1490 e 820 Ma, com ɛNd(T530).de -1.11 a +4.26. O LTB insere um complexo orogênico na porção setentrional do Orógeno Brasília constituindo uma intensa zona de cisalhamento transcontinental transcorrente e uma sutura crustal limitando diversos blocos com uma geometria de “pop up”, que amálgama os sistemas de arcos e o embasamento no W-Gondwana. / The Brasília and Araguaia orogens are Neoproterozoic belts of the Tocantins Province, developed during the amalgamation of the W-Gondwana, as a result of a collision involving allocthonous blocks, accretionary arcs and related metavolcanosedimentary sequences between the Amazon and San Francisco-Congo cratons. In the northern portion of the Brasilia Orogen calc-alkaline plutonic rocks of magmatic arc extend over 250 km and is the extension of the Goiás Magmatic Arc (AMG). The study area show different structural characteristics from south arc sectors. The distribution of arc rocks and basement are controlled by the Transbrasilian Lineament (LTB) that is a key element in the regional structure. The LTB deform and keep distinctive magmatic arcs between basements, while infracrustal wedges are inserted in the arcs, and form an intricate network of blocks with a broad range of chemical and isotopic characteristics. All these tectonic elements comprise an orogenic complex. The various segments and tectonic events were identified using geological mapping, litochemical analyses, U-Pb dating and Nd isotopes in a specific group of tonalite and granodiorite rocks mainly. The results defined: An early basement with Archean and Paleoproterozoic sources. U-Pb dating indicates ages 2142+11 to 2083+18 Ma for igneous rocks, but have large broader TDM intervals: 2980 Ma to 1500 Ma, with mixed ɛNd sources suggestive of juvenile contribution and crustal reworking. There are at least two Neoproterozoic arcs overlapping in this space. The first with chemical characteristics of island arc, without participation of ancient crust and correlated with Mara Rosa accretion. The rocks presents U-Pb ages between 848± 4Ma to 810±4 Ma, TDM between 1480 and 910 Ma and ɛNd(T840) +5.14 to +1.56, suggesting juvenile sources. A second group of arc is recognize and is the youngest magmatic event. It consists of a calc-alkaline magmatism of the active continental margin type named Santa Terezinha de Goiás. In continental arc is identified three stages: arc-continent (transitional), collisional to post-collisional and mature. The arc-continent stage has mixed and heterogeneous sources, recycled crust and juvenile portion with TDM from 2610 to 960 Ma, and average around 1.2 Ga with ɛNd from -25.44 to +6.13. The collisional stage is the chemical maturity of the arc. It has high values of LILE and HFSE with positive anomalies of Th, La, K and Zr, depleted in Ba, Nb, P and Ti, asymmetrical patterns and LREE enriched, depleted in HREE with negative anomalies of Eu. U-Pb dating in zircon indicate 594+2 Ma, 586+3 Ma and 540+5 Ma and heritage of the island arc aged 822+15 Ma, 884±11 Ma and 855 Ma, TDM between 2860 and 900 Ma and ɛNd(T580) of -22.42 to +2.84, the most negative resultindicating crust reworking with some juvenile contribution. Chemical evidences of Adakites like occur associated with the latest collisional stage. characterized by adakites like HSA (High SiO2), high Na2O> 4%, lower ratios K2O/Na2O <0.5, very fractionated REE curves without Eu anomalies, high Sr (> 631 ppm), low MgO% (<1.8, below) , Y (<13 ppm), high ratio Sr Y> 30 and> 50 (average), Yb (<1.13 ppm), high ratio La/Yb (> 45) and (La)n/(Yb)n (>30), low HFSE such as Nb <8 ppm (average), Ta <0.5 ppm (average). Moreover present heterogeneous model ages between 0.97 and younger 0.96 Ma with ɛNd (T0.58) between -0.60 and -0.95 signatures, indicating involvement of crustal derivation material. Determinations U-Pb in zircon indicate ages of 590-554 Ma. The petrogenetic interpretation suggests a partial primary melting below 5% at the base of the continental mafic crust between rutile eclogite and amphibolite field-hornblende amphibole eclogite with-Cpx-garnet in the residue. Younger like adakites indicate a post-collision context, fusion products derived from the delamination of the lower crust. The mature stage shows patterns with LREE and HFSE enrichment than LILE. The crystallization ages are close to 545 Ma. Analyzed post-orogenic crustal basic rocks present and juvenile sources, TDM between 1490 and 820 Ma, with ɛNd (T530) -1.11 / +4.26. The LTB is responsible for the insertion of orogenic complex in the northern portion of the Brasília Orogen constituting an intense zone of strike-slip shear transcontinental and a crustal suture limiting several blocks with a pop up geometry, which amalgamates the arc systems and basement in W-Gondwana.

[pt] Nesse trabalho propomos um mecanismo com detecção de falhas, replicação e gerenciamento de grupos para instrumentação de sistemas de gerenciamento de workflow com tolerância a falhas. Sistemas de gerenciamento de workfow demandam alguns recursos específicos de replicação, pois realizam operações não-determinísticas e não dependem de chamadas externas para atualização do seu estado. Como estudo de caso, utilizamos um sistema de automação de procedimentos industriais e analisamos as modificações necessárias para utilização desse sistema com o mecanismo de tolerância a falhas proposto. Também avaliamos o impacto no desempenho do sistema decorrente do uso do mecanismo proposto. / [en] In this work we propose a mechanism for failure detection, group management and service replication, providing fault tolerance for workflow management systems. Workflow management systems require specific replication features, since such systems deal with non-deterministic operations and update their s internal state without any external calls. As a case study we use an industrial automation system and analyze the needed modifications to use the proposed mechanism and evaluate the impact of the mechanism in the system s performance.