Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1093320 bytes, checksum: 07f20751ca5cce640d3cc39761829b03 (MD5) Previous issue date: 2010-08-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this work is to model and to control in real-time two links of a cartesian electropneumatic manipulator robot with three degrees of freedom (3DOF). The manipulative robot basically consists of three proportional eletropneumatic valves and three pneumatic cylinders, and their parameters are identified in real-time by the Recursive Least Squares (RLS) method. In the possession of the system s model, adaptive of Dahlin Minimum Variance (DMV) are planned and implemented aiming the position control of the manipulative robot s effecter organ. Finally, experimental results are presented, as a way to assess the manipulative robot s performance. / O objetivo do presente trabalho é modelar e controlar em tempo real dois elos de um robô manipulador eletropneumático de três graus de liberdade (3GDL) cartesiano. O robô manipulador é constituído basicamente por três válvulas eletropneumáticas proporcionais e por três cilindros pneumáticos, e seus parâmetros são identificados em tempo real pelo algoritmo dos Mínimos Quadrados Recursivos (MQR). De posse do modelo do sistema, controladores adaptativos de Dahlin-Variância Mínima (DMV) são projetados e implementados visando o controle de posição do órgão efetuador do robô manipulador. Finalizando, são apresentados resultados experimentais, como avaliação do desempenho obtido pelo robô manipulador.

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Falcondes Jose Mendes de Seixas / Banca: Dionizio Paschoareli Junior / Banca: Ernane Antônio Alves Coelho / Banca: José Demisio da Silva / Resumo: Uma das importantes aplicações dos sistemas inversores está associada ao fornecimento de energia elétrica. Com este foco destacam-se o fornecimento para cargas críticas, o fornecimento em áreas desprovidas dos usuais sistemas de transmissão e distribuição e aplicações com multi-fontes primárias de energia, incluindo-se neste caso, as aplicações para geração distribuída, com possibilidade de conectividade com a rede elétrica de distribuição ou, com o paralelismo entre estruturas isoladas. Atualmente, topologias e filosofias de controle que atendam as características das aplicações supracitadas são de interesse técnico e científico. Neste sentido, a possibilidade de paralelismo entre inversores sem interconexão do controle tem se mostrado atrativa à medida que se exigem sistemas distribuídos e adaptáveis às variações paramétricas do circuito. Entretanto, problemas de estabilidade e resposta dinâmica devem ser solucionados para garantir a confiabilidade de tais sistemas. Sendo assim, neste trabalho inicialmente é realizada a modelação em espaço de estados de sistemas compostos por inversores cuja filosofia de controle esteja embasada nas curvas P- e Q-V. Com esta modelação, tornam-se possíveis avaliações de estabilidade e resposta dinâmica através dos autovalores da matriz de estados. Propõe-se assim a busca da estabilidade dos sistemas com melhores respostas dinâmicas através de alterações nos valores da matriz de estados, resultando-se em autovalores que representem parâmetros de desempenho otimizados. Obviamente que alterações na matriz de estados estão associadas a alterações na planta, contudo, alterações em parâmetros físicos não são interessantes, uma vez que não são simples de serem obtidas na prática. Sendo assim, são propostas alterações nas constantes que definem as inclinações das curvas de controle P- e Q-V... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: One of main applications of inverter systems is associated to electrical energy supply. With this focus it emphasizes the supply of energy to critical loads, the supply of energy to areas devoid of the usual transmission and distribution systems of energy and the use of primary energy in multi-fonts applications, including in this case, distributed generation applications with grid connectivity or, parallelism in stand alone applications. Currently, topologies and control philosophies capable to assure the applications characteristics above mentioned are in technical and scientific interests. In this way, the possibility of inverter parallelism with no control interconnection has showed attractive, since distributed systems and adaptable systems to parametric variations are mandatory nowadays. However, stability troubles and inadequate dynamic responses must be solved to ensure reliability of these systems. So, in this work is performed the state space modeling of systems set by inverters whose control philosophy is based on P- and Q-V curves. With this modeling it becomes possible evaluations of stability and dynamic response through state matrix eigenvalues. Thus, it proposes to assure the systems stability and better dynamic responses through changes on state matrix values, resulting in eigenvalues that represent optimized performance parameters. Obviously those variations in state matrix are associated with plant variations, however, physical parameters variations are not interesting, seeing that it is not simple to be obtained in practical situations. In face of this are proposed variations in constants that define the slopes of P- and Q-V curves. These slopes intervene directly on state matrix values and consequently in systems eigenvalues. The variations on constants are not performed randomly, nevertheless based on evolutionary algorithm capable to search values that represent...(Complete abstract click electronic access below) / Doutor

[pt] Devido à enorme quantidade de dados nas aplicações atuais, observa-se o uso crescente dos Sistemas Gerenciadores de Bancos de Dados Relacionais (SGBDR) em ambientes virtualizados. Isto contribui para aumentar os requisitos das operações de entrada e saída (E/S) das cargas de trabalho relacionadas. É introduzida uma grande sobrecarga para aplicações intensivas em operações de E/S, devida à virtualização dos dispositivos e ao escalonamento das máquinas virtuais. Este trabalho tem por objetivo propor estratégias que permitam aumentar o rendimento das operações de E/S gerenciadas pelos SGBDR em ambientes virtualizados. Por meio da alocação de recursos computacionais, realizamos uma sintonia fina nas ações do escalonador do ambiente virtualizado e também nos parâmetros dos bancos de dados envolvidos. Para isso, foi desenvolvido um sistema que trabalha de maneira coordenada com as diferentes camadas de virtualização. Foram realizados experimentos que permitem avaliar e medir o impacto da abordagem aqui proposta. / [en] Due to the huge amount of data present in current applications there is a growing use of Relational Database Management Systems (RDBMS) in virtualized environments. This fact increases the workloads input/output (I/O) requirements with respect to the corresponding workloads. This is due to resources virtualization and virtual machines scheduling. Our work s goal is to propose strategies that enable better performances for the I/O operations managed by the RDBMS. Considering an intelligent assignment of computational resources, we have executed fine tuning actions at the virtualized environment and on database parameters. We consider a system that works coordinately with distinct virtualization layers. We show some experimental results that evaluate and measure the impact of our proposed approach.

A exploração eficiente do paralelismo no nível de threads tem sido um desafio para os desenvolvedores de softwares. Como muitas aplicações não escalam com o número de núcleos, aumentar cegamente o número de threads pode não produzir os melhores resultados em desempenho ou energia. No entanto, a tarefa de escolher corretamente o número ideal de threads não é simples: muitas variáveis estão envolvidas (por exemplo, saturação do barramento off-chip e sobrecarga de sincronização de dados), que mudam de acordo com diferentes aspectos do sistema (por exemplo, conjunto de entrada, micro-arquitetura) e mesmo durante a execução da aplicação. Para abordar esse complexo cenário, esta tese apresenta Aurora. Ela é capaz de encontrar automaticamente, em tempo de execução e com o mínimo de sobrecarga, o número ideal de threads para cada região paralela da aplicação e se readaptar nos casos em que o comportamento de uma região muda durante a execução. Aurora trabalha com o OpenMP e é completamente transparente tanto para o programador quanto para o usuário final: dado um binário de uma aplicação OpenMP, Aurora o otimiza sem nenhuma transformação ou recompilação de código. Através da execução de quinze benchmarks conhecidos em quatro processadores multi-core, mostramos que Aurora melhora o trade-off entre desempenho e energia em até: 98% sobre a execução padrão do OpenMP; 86% sobre o recurso interno do OpenMP que ajusta dinamicamente o número de threads; e 91% quando comparado a uma emulação do feedback-driven threading. / Efficiently exploiting thread-level parallelism has been challenging for software developers. As many parallel applications do not scale with the number of cores, blindly increasing the number of threads may not produce the best results in performance or energy. However, the task of rightly choosing the ideal amount of threads is not straightforward: many variables are involved (e.g. off-chip bus saturation and overhead of datasynchronization), which will change according to different aspects of the system at hand (e.g., input set, micro-architecture) and even during execution. To address this complex scenario, this thesis presents Aurora. It is capable of automatically finding, at run-time and with minimum overhead, the optimal number of threads for each parallel region of the application and re-adapt in cases the behavior of a region changes during execution. Aurora works with OpenMP and is completely transparent to both designer and end-user: given an OpenMP application binary, Aurora optimizes it without any code transformation or recompilation. By executing fifteen well-known benchmarks on four multi-core processors, Aurora improves the trade-off between performance and energy by up to: 98% over the standard OpenMP execution; 86% over the built-in feature of OpenMP that dynamically adjusts the number of threads; and 91% over a feedback-driven threading emulation.

A utilização de controladores preditivos multivariáveis na indústria de processos cresceu significativamente nos últimos anos principalmente devido à versatilidade e a confiabilidade que essa ferramenta proporciona em termos de controle avançado. No entanto, aspectos relacionados à aplicação prática do que vem sendo desenvolvido no meio acadêmico possui pouca difusão na indústria devido às configurações clássicas adotadas, como sistemas quadrados (com o mesmo número de variáveis controladas e manipuladas), modelos lineares, utilização de setpoint e etc. diferindo daquilo que está disponível e é amplamente utilizado industrialmente: sistemas não-quadrados (geralmente com mais variáveis controladas do que manipuladas), modelos não-lineares e utilização de soft-constraints. Esse trabalho propõe uma metodologia para ajuste dos parâmetros presentes em um controlador preditivo, atento à variedade de algoritmos presentes na indústria de processos. Essa metodologia se baseia na obtenção do melhor desempenho alcançável para cada cenário de um modelo global do processo, atendendo as restrições de Número de Desempenho Robusto relativo (rRPN), Máxima Sensibilidade e restrições nas ações de controle. Baseado em um desempenho que é alcançável, o modelo linear global é escalonado (assim como a planta não-linear) e os pesos que levam o sistema para a melhor condição operacional são estimados. Essa técnica abrange controladores operando em faixas e/ou setpoint e configurações não-quadradas, i.e., com mais variáveis controladas do que manipuladas. A abordagem proposta foi testada em uma planta de quatro tanques esféricos com aquecimento apresentando resultados coerentes, corroborando seu potencial de aplicação industrial. / Due to their versatility and reliability, Model Predictive Controllers (MPCs) are the standard solution for advanced process control in the process industry. However, there is a gap between the academic developments and the actual industrial applications, since the most academic studies focus on systems working with set-points and same number of manipulated and controlled variables, whereas the industrial application cope with non-squared configuration usually with several controlled variables in ranging and a reduced number of manipulated variables. This work proposes a tuning methodology for the countable parameters presents in a typical industrial predictive controller, considering the variety of the algorithms presents commercially in the process industry. This methodology is based on the estimation of the best attainable performance for each scenario of the global model of the process, constrained by the relative Robust Performance Number (rRPN), Maximal Sensitivity and restrictions in the control actions. Based on a performance that is attainable, the linear global model is scaled (and the non-linear) and the weights that lead the system to the best operational condition are estimated. This technique covers controllers operating in zones of control and/or set-point tracking and non-square configurations, i.e., with more controlled variables than manipulated. The proposed approach was tested in a Quadruple-Spherical tanks heating system presenting coherent results indicating its potential for industrial applications.

Vizz3D is a graph visualization tool developed at Växjö University. It is used to visualize different aspects of software systems in 3D, based on the static analysis of source code. It can optionally use Java3D or OpenGL as a graphics library. In order to visualize huge 3D structures performance is very important. This comes from the fact that the structures must be redrawn with no delay when a user interacts with the system. If there were a delay the user would loose the cognitive orientation because his interaction and the feedback would not fit. Vizz3D was not capable to run huge visualizations fast enough, and therefore careful optimisation was essential. Additionally, the Vizz3D tool is just at the beginning of its software life cycle. For optimisation, JOGL (Java Bindings for OpenGL) was chosen. The extension with a JOGL version was necessary since the GL4Java (OpenGL for Java) wrapper used for the implementation of Vizz3D is no longer supported. JOGL was therefore needed for assuring future maintainability. The JOGL version of Vizz3D was optimised to be able to visualize huge graphs with acceptable performance. To determine what areas of Vizz3D that consumed most of its resources, the process of profiling were used. The system performance was improved according to several aspects: Computational performance, Scalability, Perceived performance, RAM footprint and Start-up time. The results were then evaluated by using benchmarking techniques. After optimisation, the performance of Vizz3D was improved a lot which led to that huge graphs now could be visualized with acceptable performance.

Estuda-se o problema de sintonia de controladores, objetivando-se a formulação do problema de sintonia ótima de controladores. Busca-se uma formulação que seja geral, ou seja, válida para qualquer estrutura de controlador e qualquer conjunto de especificações. São abordados dois temas principais: especificação de controladores e sintonia ótima de controladores. São compiladas as principais formas de especificação e avaliação de controladores e é feita a formulação do problema de sintonia de controladores como um problema padrão de otimização. A abordagem proposta e os conceitos apresentados são então aplicados em um conjunto de exemplos. / The problem of control tuning is studied, aiming the formulation of the optimal control tuning problem. A general formulation, valid for any controller structure and any set of specifications, is sought. Two main themes are addressed: controller specification and optimal controller tuning. The main ways of controller specification and assessment are compiled and the optimal controller tuning problem is formulated as a standard optimization problem. The proposed approach and the presented concepts are then applied in a set of examples.

O projeto de controladores baseado em dados consiste no ajuste dos parâmetros do controlador diretamente das bateladas de dados do processo, sem a necessidade de um modelo. O ajuste é feito resolvendo um problema de otimização, onde procura-se o argumento que minimize uma determinada função custo. Para resolver o problema de otimização são utilizados nesses métodos o algoritmo do gradiente, o algoritmo de Newton e variações destes. O algoritmo do gradiente apenas necessita informação do gradiente da função custo enquanto que os outros utilizam mais informações como a hessiana. Para obter estas últimas informações são utilizados experimentos mais longos e mais complexos, o que torna a aplicação mais complicada. Nesta linha o algoritmo do gradiente se apresenta como a melhor alternativa, por este motivo foi escolhido como foco deste trabalho. A convergência do algoritmo do gradiente para o mínimo global da função custo, no contexto de projeto de controladores, não é encontrada na bibliografia, decidiu-se portanto estudá-la. Essa convergência depende das condições iniciais do algoritmo e do tamanho do passo de iteração utilizado. É mostrado que as condições iniciais precisam estar dentro de uma certa região de atração. Formas de aumentar esta região de atração são tratadas na metodologia chamada Shaping da Função Custo. A principal contribuição deste trabalho é apresentar um método eficiente para a escolha do tamanho do passo de iteração que garante a convergência para o mínimo global da função custo. Algumas informações do processo são necessárias para o cálculo do tamanho do passo de iteração, também são apresentadas maneiras de obter estimativas para estas informações. Simulações e experimentos demonstram o funcionamento dos métodos. / Data-based control design methods consist of adjusting the parameters of the controller directly from batches of input-output data of the process; no process model is used. The adjustment is done by solving an optimization problem, which searches the argument that minimizes a specific cost function. Iterative algorithms based on the gradient are applied to solve the optimization problem, like the steepest descent algorithm, Newton algorithm and some variations. The only information utilized for the steepest descent algorithm is the gradient of the cost function, while the others need more information like the hessian. Longer and more complex experiments are used to obtain more informations, that turns the application more complicated. For this reason, the steepest descent method was chosen to be studied in this work. The convergence of the steepest descent algorithm to the global minimum is not fully studied in the literature. This convergence depends on the initial conditions of the algorithm and on the step size. The initial conditions must be inside a specific domain of attraction, and how to enlarge this domain is treated by the methodology Cost Function Shaping. The main contribution of this work is a method to compute efficiently the step size, to ensure convergence to the global minimum. Some informations about the process are utilized, and this work presents how to estimate these informations. Simulations and experiments demonstrate how the methods work.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T00:14:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_PleycienneTrajano_D.pdf: 5889372 bytes, checksum: fb40a08b4781dc281483bc320321f3ff (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho teve como principal objetivo o desenvolvimento e implementação de um controlador adaptativo do tipo regulador auto-ajustável (STR - Self Tuning Regulator), com a subsequente comparação de seu desempenho com um controlador PID (proporcionalintegrativo-derivativo) e dois controladores preditivos: um preditivo baseado em redes neurais artificiais e um controlador DMC (Dynamic Matrix Control). Esses esquemas de controle foram todos implementados na ferramenta de simulação desenvolvida, o FCCGUI (Fluid Catalytic Cracking Graphical User Interface). Como modelo para estimativa dos parâmetros do controlador adaptativo foi treinada e validada uma rede neural. Esse modelo caixa-preta forneceu uma abordagem eficiente para identificação e controle não-linear do processo de craqueamento catalítico. Para implementação do controlador adaptativo foram estruturadas três novas malhas de controle PID a partir de estudos estatísticos desenvolvidos para a análise dos efeitos das variáveis de processo e suas interações. Dentre essas novas malhas de controle, optou-se pela implementação do controle adaptativo no par manipulada-controlada CTCV-SEVER (abertura de catalisador regenerado - severidade da reação). Após aperfeiçoamentos e reestruturações no simulador FCCGUI, foram realizadas várias simulações para avaliação gráfica e numérica do desempenho do controlador através do critério de desempenho dinâmico ITAE (Integral of Time and Absolute Error). O controlador adaptativo apresentou bons resultados, tanto para testes servo quanto para regulatórios em comparação com a estratégia PID sem adaptação, bem como para as demais estratégias disponíveis no simulador, MPC-RNA (Model Predictive Control baseado em uma Rede Neural Artificial) e DMC. A capacidade de ajuste dos parâmetros do controlador torna-o uma estratégia promissora para sistemas que sofrem com alterações contínuas em suas variáveis de processo ou mudanças de setpoint / Abstract: This work had as main objective the development and implementation of an selftuning regulator (STR) adaptive controller, with subsequent comparison of its performance with a PID (proportional-integral-derivative) controller and two predictive controllers, namely a predictive based on artificial neural networks (MPC-ANN) and a dynamic matrix controller (DMC). These control schemes were all implemented in the developed simulation tool, the FCCGUI - Fluid Catalytic Cracking Graphical User Interface. An artificial neural network, used as a model to estimate controller parameters, was trained and validated. This black box model provided an efficient approach for identification and nonlinear control of the catalytic cracking process. To implement the adaptive controller, three new PID control loops were structured based on statistical studies designed to analyze the effects of process variables and their interactions. The implementation of adaptive control was chosen to be in the manipulated-controlled pair CTCV-SEVER (regenerated catalyst valve opening - reaction severity). After restructuring and improvements in the simulator FCCGUI, several simulations were performed for graphical and numerical evaluation of controller performance through ITAE (Integral of Time and Absolute Error) dynamic performance criterion. The adaptive controller presented good results for both tests: servo and regulatory, in comparison with PID strategy without adaptation and other strategies available to the simulator, MPC-ANN and DMC. The ability to adjust the parameters of the controller makes it a promising strategy for systems that suffer from continuous changes in their process variables or setpoints / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Lasers de estado sólido sintonizáveis com uma estreita largura de linha de emissão na região do vermelho são uma alternativa conveniente aos lasers de corante para aplicações em espectroscopia de alta resolução. Nesse trabalho, foram investigados lasers contínuos de Nd:YLiF4 e Nd:YVO4 operando em frequência única na região de 1,32 - 1,34μm, assim como a geração de segundo harmônico (GSH) desses lasers usando cristais de BiB3O6 (BiBO) e KTiOPO4 com inversão periódica de domínios (ppKTP), para a obtenção da emissão no vermelho (0,65 - 0,67μm). Utilizando um laser de Nd:YVO4 operando em frequência única em uma configuração em anel com um cristal não linear BiBO do tipo I, demonstrou-se o recorde de 680mW no vermelho em 671,1nm, sem a utilizaçãde nenhum elemento seletivo. Uma intonia em todo o ganho (~4 nm) foi obtida atravésda inserção de um etalon com filme refletor (R = 40%) e com 100μm de espessura, o que reduziu a potência de saída no vermelho para 380mW no comprimento de onda de maior ganho (671,15 nm). Em 1342nm foi demonstrada uma potência de saída de 1,5W em frequência única quando utilizado um espelho de saída com transmissão de 2%. Foi demonstrado ainda uma ótima eficiência de conversão de segundo harmônico em um laser em anel de Nd:YLF na polarização π (λ = 1321,5nm) quando usando um cristal de ppKTP. Este laser forneceu 1,4W em frequência única no vermelho em 660,5nm. Essa potência é a máxima que pode ser extraída desse laser no segundo harmônico e no fundamental quando utilizado um espelho com transmissão ótima. Utilizando um etalon com filme refletor (R = 25%), o laser pôde ser sintonizado em Δλ ~ 1,6nm. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP: 06/57945-3