In this thesis, a one-dimensional, two-fluid model is developed in MATLAB-Simulink. The model features a mass, momentum, and energy balance for each fluid--an ideal gas and an incompressible liquid. The simulation may model a straight pipe section, or a pipe section that involves a cross-sectional area change. Rough models of interphase heat transfer and interphase friction are included. Currently, phase change is not modeled in the simulation Also, a single-fluid model was developed before the two-fluid model, as an intermediate step in developing the two-fluid model. The single-phase simulation applies a mass, momentum, and energy balance for the single fluid, and ideal gas. The single-fluid model was validated by incompressible flow, Fanno flow, and isentropic flow models. The incompressible model demonstrated the simulations ability to properly balance pressure and frictional forces. The Fanno flow model showed that the simulation could capture compressibility effects. The isentropic flow model validation verified that the simulation could model area change properly. The two-fluid model was validated using the Homogeneous Equilibrium Model (HEM). An analytical model of HEM flow with frictional pressure drop was developed to compare against the simulation results. To achieve the HEM, interphase effects were tuned so that the liquid and gas phases had similar temperatures and velocities. Under these conditions, the simulation matched the analytical model. The thesis goal is to create a solid foundation for an open-source, one-dimensional, two-fluid model that is easier to use and modify than current nuclear system analysis software. / Master of Science

Zur Produktion von gewirkten Textilien werden mehrere Nadeln auf eine Legebarre gesetzt, die durch Servoantriebe positioniert werden. Aufgrund der erzwungenen Bewegung kann der Antriebsstrang bei hohen Drehzahlen zur Schwingung angeregt werden. Die richtige Wahl der Steuerkurven ist daher eine sehr wichtige und anspruchsvolle Aufgabe, die durch ein Antriebsstrangmodell unterstützt werden soll. Dafür wird am Beispiel eines Teststands ein Modell des Antriebsstranges in MATLAB/Simulink® entwickelt. Für das Antriebsstrangmodell müssen eine geeignete Modellordnung und Modellparameter gewählt werden. Die unbekannten Modellparameter werden durch eine Parameteridentifikation ermittelt. Mit einer Validierung wird ein geeignetes Anregungsspektrum für die Bestimmung der Modellordnung und die Parameteridentifikation ermittelt.

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Veículos Aéreos não Tripulados (VANTs) são aeronaves que voam sem tripulação e são capazes de realizar diversos tipos de missões, como vigilância, coleta de dados topográficos e monitoramento ambiental. Este é um domínio que tem muito a ganhar com a aplicação da abordagem de Linha de Produtos de Software (LPS), uma vez que é rico em variabilidades e cada modelo de VANT tem também muitas partes comuns. Neste trabalho é apresentada uma infraestrutura tecnológica e de configuração de ativos em Simulink, gerenciados pelas ferramentas Pure::variant e Hephaestos para uma LPS de VANTs. Um conjunto de padrões para especificação de variabilidades em Simulink é proposto, bem como uma extensão para a ferramenta Hephaestus. Uma comparação entre as ferramentas Pure::variants e Hephaestus é apresentada / Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are aircrafts that can fly without any crew and are capable to realize several types of missions such as surveillance, topographic data collection and environmental monitoring. This is a domain which can benefit very much with the adoption of the Software Product Lines (SPL) approach, as each UAV model is rich in variabilities and has many common parts. In this work it is presented a software asset configuration infrastructure for the Simulink environment, managed by the tools Pure::variants and Hephaestus for a UAV SPL. A set of patterns of variability specification in Simulink is proposed as well as an extension to Hephaestus to support a SPL product engineering for Simulink. A comparison between Pure::variants and Hephaestus is also presented

Orientador: Cláudio Kitano / Banca: Ricardo Tokio Higuti / Banca: Luiz Antonio Perezi Marçal / Resumo: Neste trabalho estuda-se a interferometria laser, a qual constitui uma técnica adequada para determinar grandezas físicas com sensibilidade extremamente elevada. Basicamente, no interferômetro óptico, a informação a respeito do dispositivo sob teste é inserida na fase da luz. Utilizando-se o fotodiodo, promove-se a transferência de informação, do domínio óptico para o elétrico, no qual pode ser demodulada usando-se as várias técnicas disponíveis na literatura para detectar sinais modulados em fase. Ênfase é dada a um novo método de demodulação de fase óptica auto-consistente e de grande sensibilidade. Neste método, utiliza- se a modulação dada por uma forma de onda triangular e é baseado na análise do espectro do sinal fotodetectado, sendo capaz de estender a faixa dinâmica de demodulação a valores tão elevados quanto às dos métodos clássicos. Simulações dinâmicas computacionais de interferômetros ópticos são executadas em Simulink juntamente com este método, levando-se em consideração tensões de ruído eletrônico do tipo ruído branco, evidenciando a eficiência do método quando comparados com dados teóricos obtidos em Matlab. A validação experimental do método é realizada com o auxílio de um modulador eletro-óptico de amplitudes, cujas características de fase podem ser previstas analiticamente. Trata-se de um sensor polarimétrico baseado em cristal de Niobato de Lítio, em que a diferença de fase óptica induzida pela tensão elétrica aplicada pode ser determinada através de análise espectral, tal como o novo método descrito neste trabalho. Um interferômetro de Michelson homódino de baixo custo é implementado e a eficiência do novo método de demodulação de fase óptica é avaliada através de testes com atuadores e manipuladores piezoelétricos flextensionais, cujas características de linearidade são conhecidas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, has been done a study the laser interferometer, which is a technique for determining physical quantities with extremely high sensitivity. Basically, in the optical interferometer, information about the device under test modulates the phase of light. Using a photodiode, promotes the transfer of information from the optical domain for the electric, which can be demodulated using the various techniques available in literature to detect modulated signals in phase. Emphasis is given to a new method of phase demodulation of optical self-consistent and high sensitivity. The method employs a linear modulation given by a triangular waveform, and is based on analysis of the spectrum of the photodetected signal, being able to extend the dynamic range of the demodulation values as high as the classical methods. Dynamic computational simulations of optical interferometers are implemented in Simulink with this method, taking into account strains of electronic noise like white noise, indicating the efficiency of the method compared with theoretical data obtained in Matlab workspace. The experimental validation of the method is performed with the aid of an electro- optic amplitude modulator, whose phase characteristics can be analytically predicted. This is a polarimetric sensor based on lithium niobate crystal, in which the optical phase difference induced by electric voltage can be determined by spectral analysis, using new method described in this work. A low cost homodyne Michelson interferometer is implemented and the efficiency of the new method of optical phase demodulation is evaluated by testing with piezoelectric flextensional actuators whose characteristics of linearity are well known.The experimental results agree with theoretical analysis and reveal this method is more efficient than the classical methods / Mestre

Embedded systems are present in many fields of application where failure may be critical. Such systems often possess characteristics that hampers the testing activity, as large amount of produced data and temporal requirements which must be specified and evaluated. There are tools that support the development of models for analysis and simulation still in the design stage. After being evaluated, a model may be used as basis to the implementation. In this case, it is important to ensure that the model is consistent with the specification. Otherwise, a divergence will be propagated to the final code. Therefore, the model must be tested prior to the codification. Simulink is a standard development and simulation tool for models of embedded systems. Its wide application in the industry has promoted the creation of free-software alternatives, as XCos. In the literature, there are researches which seek to improve the testing activity for Simulink-like models. The proposed solutions usually focus on test case selection strategies. However, little efforts have been directed to the oracle problem, that is, the difficulty in evaluating if an execution agrees with the specification. The objective of this doctorate proposal is to provide an oracle generation approach for Simulink-like models which addresses the characteristics previously summarized. Specifically, it is proposed a process, methods, procedures and a tool that enable the partially-automated generation of oracles for such models. As a main contribution, it is expected an improvement in the evaluation process of embedded systems in terms of quality, cost and time / Sistemas embarcados estão presentes em diversas áreas de aplicação em que falhas podem ser críticas. Tais sistemas frequentemente possuem características que tornam a fase de teste particularmente desafiadora, como a produção de grande quantidade de dados e requisitos temporais que precisam ser validados de acordo com a especificação. Existem ferramentas que auxiliam no desenvolvimento de modelos para análise e simulação do comportamento de sistemas embarcados ainda na fase de design. Após ser avaliado, o modelo pode ser usado como base para a implementação. Neste caso, deve-se buscar garantir que um modelo esteja de acordo com a especificação. Do contrário, tal divergência será propagada para a implementação. Portanto, e importante que o modelo seja testado antes da fase de implementação. Simulink e uma ferramenta-padrão de desenvolvimento e simulação de modelos de sistemas embarcados. Sua ampla aplicação na indústria incentivou a criação de alternativas de software livres como XCos. Na literatura, existem pesquisas que visam a aprimorar a atividade de teste de modelos Simulink-like. As soluções propostas geralmente focam em estratégias de seleção de casos de teste. Mas pouco esforço tem sido direcionado ao problema do oráculo, isto e, na dificuldade em avaliar se a execução está de acordo com a especificação. O objetivo desta proposta de doutorado é prover uma abordagem de geração de oráculos de teste para modelos simulink-like que contemple as características previamente resumidas. Especificamente, é proposto um processo, métodos, procedimentos e uma ferramenta que viabilizem a geração parcialmente automatizada de oráculos de teste para modelos Simulink-like. Como contribuição principal, é esperada a melhora da qualidade, custo e tempo do processo de validação de sistemas embarcados suportados por modelagem em Simulink e ferramentas similares