<p>This thesis is concerned with an experimental platform for studying cooperative driving and techniques for embedded systems programming. Cooperative driving systems use vehicle-to-vehicle and vehicle-to-infrastructure communication for safe, smooth and efficient transportation. Cooperative driving systems are considered as a promising solution for traffic situations such as blind crossings. For the thesis work we use a robotic vehicle known as PIE (Platform for Intelligent Embedded Systems) equipped with a wireless communication device, electrical motors and controlled via a SAM7-P256 development board. For the infrastructure side we use a SAM7-P256 development board equipped with nRF24l01. Vehicle to vehicle and base station to vehicle communication is established and different platooning scenarios are implemented. The scenarios are similar to platooning scenarios from the Grand Cooperative Driving Challenge GCDC1. The performance of the platoon control algorithm is measured in terms of throughput (a measure of string stability), smoothness and safety, where the safety requirements serve as pass/fail criteria.</p>

Αρχικά εξετάζεται η φυσιολογία της καρδιάς και η λειτουργία της ως αντλίας, οι διάφορες φάσεις του καρδιακού κύκλου και τα αίτια των φαινομένων που παρατηρούνται σε αυτόν. Στη συνέχεια μελετώνται οι καρδιακοί ήχοι, η προέλευσή τους και μέθοδοι παρατήρησής τους, το ηλεκτροκαρδιογράφημα, τα χαρακτηριστικά του και οι εφαρμογές του. Ακολούθως εξετάζεται η δειγματοληψία, επεξεργασία και ανάλυση βιολογικών σημάτων. Πιο συγκεκριμένα, μελετώνται οι μέθοδοι και οι αλγόριθμοι με τους οποίους λαμβάνονται τα ηλεκτροκαρδιογραφικά και φωνοκαρδιογραφικά σήματα, απομακρύνεται ο θόρυβος που προστίθεται από διάφορες πηγές και ανιχνεύονται συγκεκριμένα χαρακτηριστικά των κυματομορφών των σημάτων και ιδιότητές τους, για να αναλυθούν και να γίνει διάγνωση δυσλειτουργιών και παθολογιών της καρδιάς. Τέλος, αναπτύσσεται κώδικας συνεχούς δειγματοληψίας τεσσάρων καναλιών και καταγραφής των δεδομένων δειγματοληψίας σε μια κάρτα μνήμης πολυμέσων, προγραμματίζοντας τον μικροεπεξεργαστή MSP430F169 της Texas Instruments. / In the first part, the physiology of the heart and its functionality as a pump are studied, considering the different phases of a heart cycle and the phenomena observed within. Furthermore, heart sounds, their origin and methods of detection are examined, alongwith the electrocardiogram, its characteristics and applications. Secondly, sampling, processing and analysing methods of biosignals are described. In particular,techniques for ECG and PCG signal acquisition, noise reduction and detection of unique properties and characteristics are studied for analysis and diagnosis of heart disorders and pathologies. Finally, a code for continuous sampling of four channels and storing the sampled data into a multimedia memory card is developed, programming the MSP430F169 microcontroller, by Texas Instruments.

Hub and Spoke systems, is a important research area in localization theory. This occur, because of these systems are very used in logistics problems, e.g., telecommunication networks and transport of passenger and load.To serve the demand of each pair source destination, basically, the Hub and Spoke system replaces direct connections between the pairs for a hubs network. These hubs group the traffic sharing the transportation medium. To get the best hubs configuration is necessary efficient methods, because this problem, hubs allocation, is a NP-problem. In this work was developed an parallel implementation of the Benders Decomposition method for the uncapacitated multiple allocation hub location problem. In our implementation we use the Skorin- Kapov model. The parallel implementation of Benders Decomposition for hub and spoke problem is not known in literature. The results show that the parallel approach is applicable and more efficient that nonparallel one. The experiments reveals that the parallel algorithm had a time execution 70% minor when compared with the nonparallel one. / Sistemas do tipo eixo raio, tornaram-se uma importante área de pesquisa da teoria de localização nas últimas décadas. Esse destaque deve-se em grande parte ao sucesso de sua utilização em sistemas logísticos, tanto de transporte de passageiros quanto de cargas, e em redes de telecomunicações. Ao invés de servir cada par origem destino de demanda com uma conexão direta, sistemas do tipo eixo raio substituem essas conexões diretas por uma rede de concentradores. Esses concentradores permitem que o tráfego seja agrupado e transportado através de um meio de transporte compartilhado, para ser então entregue aos respectivos destinos. Sendo um problema NP, é necessário o uso de métodos eficientes para sua resolução. Neste trabalho, é desenvolvida uma implementação em paralelo do método de Decomposição de Benders para o problema de localização de concentradores de alocação múltipla não capacitados. A implementação em paralelo do método de Decomposição de Benders para o problema eixo raio não é conhecido na literatura, entretanto os bons resultados obtidos pelo algoritmo paralelo desenvolvido revelam que a abordagem paralela é aplicável e mais eficiente. Nos experimentos realizados, o algoritmo paralelo apresentou um tempo de resposta até 70% menor que o tempo de resposta do algoritmo seqüencial.

Nesta tese, apresentamos uma metodologia concreta para calcular os controles -ótimos para sistemas estocásticos não-Markovianos. A análise trajetória a trajetória e o uso da estrutura de discretização proposta por Leão e Ohashi [36] conjuntamente com argumentos de seleção mensuráveis, nos forneceu uma estrutura para transformar um problema infinito dimensional para um finito dimensional. Desta forma, garantimos uma descrição concreta para uma classe bastante geral de problemas. / In this thesis, we present a concrete methodology to calculate the -optimal controls for non-Markovian stochastic systems. A pathwise analysis and the use of the discretization structure proposed by Leão and Ohashi [36] jointly with measurable selection arguments, allows us a structure to transform an infinite dimensional problem into a finite dimensional. In this way, we guarantee a concrete description for a rather general class of stochastic problems.

The manual transformation of sequential programs into parallel code is not an easy task. It requires very effort and attention of the developer during this process at great risk of introducing errors that can not be perceived by the programmer. One of these problems, strongly connected to shared memory parallel programming is the race condition. This problem occurs because of the simultaneous manipulation performed for more than a thread on a variable shared between them, with the result of this variable dependent of the access order. Exploring this difficulty, this work proposes an approach that helps the programmer during the refactoring of a sequential code for OpenMP parallel code, identifying variables in an automated manner that may have problems of race condition. To this end, we propose a verification algorithm based on access to the variables and made its implementation using the Photran framework tool (a plugin for editing FORTRAN code integrated into the Eclipse IDE). For purposes of empirical evaluation of the algorithm, we present tests with small programs and code examples showing the operation of the tool in the cases provided. In addition, it presents a case study based on a real and complex application, showing the ability of the algorithm to identify all the variables at risk, as well as illustrating some of its known limitations. / A transformação manual de programas sequenciais em código paralelo não é uma tarefa fácil. Ela requer muito esforço e atenção do programador durante esse processo, correndo grande risco de se introduzir erros que podem não ser percebidos pelo programador. Um desses problemas, fortemente ligado à programação paralela em memória compartilhada, é a condição de corrida. Esse problema ocorre em virtude da manipulação concomitante realizada por mais de uma thread sobre uma variável compartilhada entre elas, sendo o resultado desta variável dependente da ordem de acesso. Explorando essa dificuldade, este trabalho propõe uma abordagem que auxilie o programador durante a refatoração de código sequencial para código paralelo OpenMP, identificando de forma automatizada variáveis que podem vir a ter problemas de condição de corrida. Para tanto, é proposto um algoritmo de verificação baseado no acesso às variáveis e feita a sua implementação utilizando-se do framework da ferramenta Photran (um plugin para edição de código Fortran integrado ao IDE Eclipse). Para fins de avaliação empírica do algoritmo, apresentam-se testes realizados com pequenos programas e exemplos de código, mostrando o funcionamento da ferramenta nos casos previstos. Além disso, apresenta-se um estudo de caso baseado em uma aplicação real e complexa, mostrando a habilidade do algoritmo em identificar as variáveis em risco, bem como ilustrando algumas de suas limitações conhecidas.

A CromoDinâmica Quântica (QCD) é a teoria quântica de campos que descreve as interações fortes entre quarks, que são os constituintes fundamentais das partículas do núcleo atômico. Devido ao caráter peculiar destas interações, o estudo da QCD não pode ser realizado pelos métodos usuais em teorias quânticas de campos, baseados em expansões perturbativas. O estudo não-perturbativo da QCD a partir de primeiros princípios torna-se possível através da formulação de rede da teoria, que equivale a um modelo de mecânica estatística clássica, para o qual podem ser realizadas simulações numéricas através de métodos de Monte Carlo. A área de simulações numéricas da QCD representa uma das maiores aplicações atuais da computação de alto desempenho, sendo realizada nos principais centros computacionais do mundo. As grandes exigências do trabalho de pesquisa nesta área contribuíram inclusive para o desenvolvimento de novas arquiteturas computacionais. O uso de processamento paralelo é vital nessas simulações, principalmente nos casos em que está envolvida a simulação da chamada QCD completa, onde se consideram os efeitos dos quarks dinâmicos. Vários pacotes contendo implementações de algoritmos para o estudo da QCD começam a ser disponibilizados por grupos de pesquisa na área. Nosso foco neste trabalho é voltado para o pacote MILC. Além de fazer uma descrição detalhada da forma de utilização deste pacote, realizamos aqui um acompanhamento da evolução dos métodos empregados, desde o Método de Monte Carlo aplicado no algoritmo de Metropolis até a elaboração do algoritmo RHMC, introduzido recentemente. Fazemos uma comparação de e_ciência entre o RHMC e o algoritmo R, que foi o mais utilizado por décadas. / Quantum ChromoDinamics (QCD) is the quantum field theory that describes the strong interactions between quarks, which are the fundamental constituents of particles in the atomic nucleus. Due to the peculiar characteristic of these interactions, the study of QCD cannot be carried out by usual methods in quantum field theory, which are based on pertubative expansions. The non-pertubative study of QCD from first principles becomes possible through the lattice formulation of the theory, which is equivalent to a classical statistical mechanics model, which in turn can be carried out by numerical simulations using Monte Carlo methods. The field of numerical simulations of QCD is one of the main applications of high performance computing, and is perfomed in most major computational centers around the world. The demanding requirements needed in this field led also to the development of new computational architectures. The use of parallel processing is vital in these types of simulations, especially in cases that involve what is known as full QCD, where the effects of dynamic quarks are taken into account. Several packages with algorithms implemented for the study of QCD have been recently made available by research groups in this field. The focus of this work is the MILC package. Here we make a detailed description of how to use this package and a follow up of the used methods, from the Monte Carlo method applied in the Metropolis algorithm up to the development of the RHMC algorithm, recently introduced. Comparisons are made between the e_ciency of RHMC and the R algorithm, which was the most used in the past decades.

A CromoDinâmica Quântica (QCD) é a teoria quântica de campos que descreve as interações fortes entre quarks, que são os constituintes fundamentais das partículas do núcleo atômico. Devido ao caráter peculiar destas interações, o estudo da QCD não pode ser realizado pelos métodos usuais em teorias quânticas de campos, baseados em expansões perturbativas. O estudo não-perturbativo da QCD a partir de primeiros princípios torna-se possível através da formulação de rede da teoria, que equivale a um modelo de mecânica estatística clássica, para o qual podem ser realizadas simulações numéricas através de métodos de Monte Carlo. A área de simulações numéricas da QCD representa uma das maiores aplicações atuais da computação de alto desempenho, sendo realizada nos principais centros computacionais do mundo. As grandes exigências do trabalho de pesquisa nesta área contribuíram inclusive para o desenvolvimento de novas arquiteturas computacionais. O uso de processamento paralelo é vital nessas simulações, principalmente nos casos em que está envolvida a simulação da chamada QCD completa, onde se consideram os efeitos dos quarks dinâmicos. Vários pacotes contendo implementações de algoritmos para o estudo da QCD começam a ser disponibilizados por grupos de pesquisa na área. Nosso foco neste trabalho é voltado para o pacote MILC. Além de fazer uma descrição detalhada da forma de utilização deste pacote, realizamos aqui um acompanhamento da evolução dos métodos empregados, desde o Método de Monte Carlo aplicado no algoritmo de Metropolis até a elaboração do algoritmo RHMC, introduzido recentemente. Fazemos uma comparação de e_ciência entre o RHMC e o algoritmo R, que foi o mais utilizado por décadas. / Quantum ChromoDinamics (QCD) is the quantum field theory that describes the strong interactions between quarks, which are the fundamental constituents of particles in the atomic nucleus. Due to the peculiar characteristic of these interactions, the study of QCD cannot be carried out by usual methods in quantum field theory, which are based on pertubative expansions. The non-pertubative study of QCD from first principles becomes possible through the lattice formulation of the theory, which is equivalent to a classical statistical mechanics model, which in turn can be carried out by numerical simulations using Monte Carlo methods. The field of numerical simulations of QCD is one of the main applications of high performance computing, and is perfomed in most major computational centers around the world. The demanding requirements needed in this field led also to the development of new computational architectures. The use of parallel processing is vital in these types of simulations, especially in cases that involve what is known as full QCD, where the effects of dynamic quarks are taken into account. Several packages with algorithms implemented for the study of QCD have been recently made available by research groups in this field. The focus of this work is the MILC package. Here we make a detailed description of how to use this package and a follow up of the used methods, from the Monte Carlo method applied in the Metropolis algorithm up to the development of the RHMC algorithm, recently introduced. Comparisons are made between the e_ciency of RHMC and the R algorithm, which was the most used in the past decades.

This thesis deals with advanced programming of CNC milling machines in Sinumerik 840D powerline control system. Mostly it is aimed on issues of synchronized actions. These actions can adaptively react on progress of milling process regarding to signal detection from the machine and execute specific action. In the introduction of the thesis there are briefly described basic issues and fundamentals of CNC machines and control systems programming. The problematic regarding the programming of synchronized actions is also described. The examples with evaluation of their function are created in the practical part of thesis.

This master’s thesis is focused on a new production technology of a rotational part. The SolidWorks software was used for create the component design. According to the proposed models, CNC program using parametric programming using mathematical functions was created in the CNC Syntax Editor Free Edition program. The final step was the experimental verification of the functionality and components compared with other type and the economical evaluation of manufactured components.

The aim of this theses is to create application, which is able to calculate buckling load of structure made from 1D bar elements, using finite element method. introduction is devoted to basic principles of buckling and derivation of necessary formulas. Then are described all operations and numerical methods needed for the application. At the and is in detail analyzed few structures and results are compared with known solutions or with other applications.