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Defesa de Tese de Doutorado – Rejane de Barros Araújo – 15/03/2017

15/03/2017 16:40
Defesa de Tese de Doutorado
Aluna Rejane de Barros Araújo
Orientador Prof. Antonio Augusto Rodrigues Coelho, Dr. – DAS/UFSC
Data

Local

 15/03/2017  08h30   (quarta-feira)

Sala PPGEAS I (piso superior)
  Prof. Antonio Augusto Rodrigues Coelho, Dr. – DAS/UFSC (orientador)

Prof. Walter Barra Junior,  Dr. – FEE/ITEC/UFPA

Prof. Takashi Yoneyama, Dr. – EEL/ITA

Prof. Henrique Simas, Dr. – EMC/UFSC

Prof. Ubirajara Franco Moreno, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Rodrigo Castelan Carlson, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Hector Bessa Silveira, Dr. – DAS/UFSC

 
Título

 

 Controladores Preditivos Filtrados utilizando Otimização Multiobjetivo para garantir OffSet-Free e Robustez
Resumo: A tese tem como objetivo estudar e desenvolver controladores preditivos do tipo GMV (Generalized Minimum Variance) e GPC (Generalized Predictive Controller), ampliando assim a família de projetos e a aplicabilidade destes controladores para eliminar o offset (erro de regime permanente), rejeitar perturbações e assegurar rastreamento de referência e robustez. A proposta apresenta um novo formalismo matemático aos projetos dos controladores GMV e GPC, aplicado a sistemas monovariáveis e multivariáveis, empregando o modelo do processo e a função custo na forma posicional e inserindo um filtro de ponderação polinomial e integral na referência e saída do processo, alcançando projetos de controladores denominados Indirect Filtered Positional GMV (I-FPGMV) e Filtered Positional GPC (FPGPC). Para o projeto do controlador I-FPGMV, dois controladores adicionais são implementados, um utilizando-se a abordagem adaptativa (Direct FPGMV) e o outro hibridizado com a síntese do controlador PID. Para o FPGPC, é apresentada uma metodologia de projeto para processos multivariáveis e para a hibridização do FPGPC com o controlador PID e com uma estrutura IMC filtrada (Filtered Internal Model Control – F-IMC). Adicionalmente, em ambos os controladores, I-FPGMV e FPGPC, uma estrutura de malha de controle é sugerida para mitigar problemas de saturação no sinal de controle. Ademais, os controladores I-FPGMV e FPGPC são combinados com a técnica de controle repetitivo para tratar referências e/ou perturbações periódicas, fornecendo dois projetos alternativos de controladores denominados Repetitive I-FPGMV (RI-FPGMV) e Adaptive Repetitive FPGPC (AR-FPGPC). Em seguida, é proposto um projeto de controle para lidar com perturbações conhecidas ou desconhecidas e mensuráveis ou não mensuráveis, combinando o FPGPC, hibridizado com a estrutura F-IMC, e a ação de controle feedforward adaptativa, alcançando uma estrutura de malha de controle denominada Adaptive Feedback/Feedforward Filtered IMC (AFF-FIMC). Por fim, aspectos de robustez são incorporados nos polinômios de projetos dos controladores propostos, por meio de uma implementação que envolve as definições da função sensitividade e da integral do erro absoluto (Integrated Absolute Error – IAE), para a sintonia “ótima” dos parâmetros do filtro, utilizando otimização multiobjetivo baseado no algoritmo genético. Simulações numéricas e ensaios práticos são aplicados para avaliar os projetos dos controladores propostos.
Defesas

Defesa de Exame de Qualificação – Karila Palma Silva – 14/03/2017

14/03/2017 16:39
Defesa de Exame de Qualificação
Aluna Karila Palma Silva
Orientador Prof. Rômulo Silva de Oliveira, Dr. – DAS/UFSC
Data

Local

 14/03/2017  14h30   (terça-feira)

Sala PPGEAS I (piso superior)
  Prof. Carlos Barros Montez, Dr. – DAS/UFSC (orientador)

Prof. Adenilso da Silva Simão,  Dr. – ICMC/USP

Prof. Joni da Silva Fraga, Dr. – DAS/UFSC

 
Título

 

 Estudo sobre Métodos para Teste de Tempo de Execução em Sistemas de Tempo Real
Resumo: Na medida em que o uso de sistemas computacionais prolifera em nossa sociedade, aplicações com requisitos de tempo real tornam-se cada vez mais comuns. Há necessidade da indústria de sistemas de tempo real fornecer sistemas mais eficazes, confiáveis e flexíveis, disponibilizando-os ao mercado o mais rápido possível. Isto resulta em aumento da complexidade do software, onde temos cada vez mais equipamentos com computadores controlando e tomando decisões que afetam o mundo físico e, consequentemente, empregando elementos complexos de hardware. Fornecer garantias de que os requisitos temporais são atendidos torna-se cada vez mais difícil, considerando que os sistemas de tempo real incluem equipamentos industriais com milhões de linhas de código e até mesmo controladores embutidos em utilidades domésticas baseados em Linux. Em um extremo temos os testes para sistemas críticos com técnicas de análise do Worst-Case Execution Time (WCET) rigorosa, para garantir o atendimento dos requisitos temporais, porém, com elevado custo e aplicabilidade limitada. E no outro extremo temos a abordagem de teste convencional de engenharia de software que é ad hoc, ou seja, a prática na indústria é realizar testes informais, sem utilização de metodologia, planejamento ou técnica de projeto de casos de teste. Testes convencionais são muitas vezes inapropriados, fornecendo apenas estimativas grosseiras sobre o cumprimento dos requisitos temporais. A tese a ser demonstrada é que é possível conceber métodos para teste de tempo de execução que são melhor estruturados do que os disponíveis hoje na literatura de engenharia de software, no sentido de fornecerem estimativas mais confiáveis para o WCET, e estabelecerem uma melhor relação entre o custo e a confiabilidade.
Defesas

Defesa de Exame de Qualificação – Luís Fernando Arcaro – 10/03/2017

10/03/2017 16:38
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Luís Fernando Arcaro
Orientador Prof. Rômulo Silva de Oliveira, Dr. – DAS/UFSC
Data

Local

 10/03/2017  14h30   (sexta-feira)

Sala PPGEAS I (piso superior)
  Prof. Luiz Cláudio Villar dos Santos, Dr. – PPGEAS/UFSC (orientador)

Prof. Sandro Rigo,  Dr. – IC/UNICAMP

Prof. Cesar Albenes Zeferino, Dr. – CTTMar/UNIVALI

 
Título

 

 Time-Randomized Hardware Elements for Increasing the Applicability of Measurement-Based Probabilistic Timing Analysis
Abstract: Recently proposed Measurement-Based Probabilistic Timing Analysis (MBPTA) approaches employ Extreme Value Theory (EVT), a statistical framework that provides foundation to the probabilistic analysis of extreme events, for deriving bounds on Worst-Case Execution Times (WCETs) for tasks that compose critical Real-Time Systems (RTSs). Under conditions that guarantee its applicability requirements are met, EVT is claimed to allow deriving WCET bounds with associated exceedance probabilities which can be low enough even for certification purposes, based solely on measurements of the analyzed tasks’ execution times. To be analyzed through MBPTA, the execution times of a task must be modellable as a set of independent and identically distributed random variables, and their maximum values must present frequencies that fit the probability distributions expected by EVT (e.g. Gumbel, Fréchet or Weibull). Perfect fitting to these distributions is not likely to be obtained in practice due at least to (1) the lack of probabilistic behavior of the underlying hardware, which is typically observed in traditional platforms, and (2) the discreteness of the yielded execution time distributions due to hardware construction characteristics, e.g. if variability sources are coarse-grained, which is especially harmful for short code segments (e.g. basic blocks). The introduction of time-randomized hardware elements is capable of both (A) enabling processors to present true probabilistic timing behavior, by making latencies dependent mainly on (pseudo-)random events, and (B) reducing the granularity of the yielded execution times by inducing fine-grained jitter, potentially improving the fitting quality. In this work we expect to improve MBPTA applicability by proposing (A) an interleaved multi-threaded pipeline that randomly chooses the thread that owns the next instruction to be processed, (B) a mesh Network-on-Chip (NoC) that employs randomized routing and switching policies, and (C) other time-randomized hardware elements, such as a randomly pre-charged and refreshed Dynamic Random Access Memory (DRAM) controller and a randomly-forwarded bus bridge. Since traditional fitting evaluation tools (e.g. quantile plots) do not allow the quantitative comparison of time-randomized hardware platforms in relation to their adequacy to MBPTA, we also propose developing proper metrics to assess the achieved results. With that, we expect to develop a processor capable of increasing the chances of successfully applying MBPTA for deriving Probabilistic Worst-Case Execution Time (pWCET) estimates even for small code segments, thus making it an even more attractive solution for RTSs’ timing analysis in industry.
Defesas

Defesa de Tese de Doutorado – André Francisco Caldeira – 10/03/2017

10/03/2017 16:37
Defesa de Tese de Doutorado
Aluno André Francisco Caldeira
Orientador

Orientador

Coorientador

 Prof. Daniel Ferreira Coutinho, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Christophe Prieur, Dr – GIPSA/Grenoble

Prof. Valter Juinor da Souza Leite, Dr. – CEFET/MG
Data

Local

 10/03/2017  09h30   (sexta-feira)

Sala PPGEAS I (piso superior)
  Prof. Daniel Ferreira Coutinho, Dr. – DAS/UFSC (orientador)

Prof. Leonardo Antônio Borges Torres,  Dr. – UFMG

Profa. Sophie Tarbouriech, Dra. – LAAS/França

Prof. Eugênio de Bona Castelan Neto, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Edson Roberto De Pieri, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Ubirajara Franco Moreno, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Hector Bessa Silveira, Dr. – DAS/UFSC (suplente)
Título

 

 Static and Dynamic Boundary Control of Coupled PDE-ODE Systems
Abstract: This work studies boundary control strategies for stability analysis and stabilization of first-order hyperbolic system coupled with nonlinear dynamic boundary conditions. The modeling of a flow inside a pipe (fluid transport phenomenon) with boundary control strategy applied in a physical experimental setup is considered as a case study to evaluate the proposed strategies. Firstly, in the context of finite dimension systems, classical control tools are applied to deal with first-order hyperbolic systems having boundary conditions given by the coupling of a heating column dynamical model and a ventilator static model. The tracking problem of this complex dynamics is addressed in a simple manner considering linear approximations, finite difference schemes and an integral action leading to an augmented discrete-time linear system with dimension depending on the step size of discretization in space. Hence, for the infinite dimensional counterpart, two strategies are proposed to address the boundary control problem of first-order hyperbolic systems coupled with nonlinear dynamic boundary conditions. The first one approximates the first-order hyperbolic system dynamics by a pure delay. Then, convex stability and stabilization conditions of uncertain input delayed nonlinear quadratic systems are proposed based on the Lyapunov–Krasovskii (L-K) stability theory which are formulated in terms of Linear Matrix Inequality (LMI) constraints with additional slack variables (introduced by the Finsler’s lemma). Thus, strictly Lyapunov functions are used to derive an LMI based approach for the robust regional boundary stability and stabilization of first-order hyperbolic systems with a boundary condition defined by means of a nonlinear quadratic dynamic system. The proposed stability and stabilization LMI conditions are evaluated considering several academic examples and also the flow inside a pipe case study.
Defesas

Defesa de Dissertação de Mestrado – Flávio Gabriel Oliveira Barbosa – 24/02/2017

24/02/2017 16:34
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Flávio Gabriel Oliveira Barbosa
Orientador Prof. Marcelo Ricardo Stemmer, Dr. – DAS/UFSC
Data 24/02/2017 (sexta-feira) 09h00

Sala PPGEAS I (Piso Superior)
Banca Prof. Marcelo Ricardo Stemmer, Dr. – Orientador  – DAS/UFSC;

Prof. Maurício Edgar Stivanello, Dr. – IFSC;

Prof. Aldo Von Wangenheim, Dr. – INE/UFSC;

Prof. Ubirajara Franco Moreno, Dr. – DAS/UFSC.
Título Sistema de Localização, Mapeamento e Registro 3D para Robótica Móvel baseado em Técnicas de Visão Computacional
Resumo: A introdução de sistemas de visão computacional em robôs móveis se traduz em um significativo aumento de suas habilidades sensoriais, o que implica em uma maior versatilidade e segurança nas operações do robô. Armazenar e manipular todas as imagens percebidas por um robô durante sua tarefa de localização e mapeamento visual é tipicamente intratável para cenários reais. A alternativa adotada por este trabalho é representar o ambiente de forma topológica, onde alguns quadros são selecionados, chamados keyframes, e representam locais visualmente distintos do ambiente. Assim, cada nó do mapa proposto corresponde a um quadro-chave, descrito por um conjunto de características locais obtidas pelos descritores SIFT, SURF, ORB, BRIEF e BRISK. A seleção destes descritores baseou-se nas avaliações anteriores encontradas na literatura e em uma série de testes que verificaram habilidades importantes no contexto proposto. Ao navegar em determinado ambiente, adquirir modelos 3D, que proporcionam uma compreensão muito mais abrangente do que mapas 2D, são de particular interesse para usuários remotos interessados no interior do ambiente que o robô percorre. O sistema proposto é baseado em registro de nuvens de pontos. Um Kinect acoplado ao robô captura imagens RGB e de profundidade, usadas para gerar nuvens de pontos que posteriormente são alinhadas na forma de registro, utilizando o alinhamento inicial SAC-IA com os descritores PFH e FPFH, e alinhadas através do algoritmo ICP. As métricas de avaliação demonstraram que os sistemas propostos são capazes de localizar o robô com precisão, encontrando a localização global ao longo de toda a trajetória, sendo capaz de resolver os problemas do robô sequestrado e do robô despertado. O algoritmo de alinhamento mostrou bons resultados quanto a capacidade de criar modelos compreensíveis, porém demanda um alto custo computacional. Desta forma, o presente trabalho propõe uma solução para que um robô acoplado com um Kinect percorra sua trajetória de forma autônoma, localizando-se e coletando nuvens de pontos que são usadas para criar um modelo 3D de seu ambiente de trabalho.
Defesas

Defesa de Tese de Doutorado – Gustavo Artur de Andrade – 22/02/2017

24/02/2017 16:32
Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Gustavo Artur de Andrade
Orientador Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC
Data

Local

 22/02/2017  10h00   (quarta-feira)

Sala PPGEAS I (piso superior)
  Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC (orientador)

Prof. Julio Elias Normey-Rico,  Dr. – DAS/UFSC

Prof. Nestor Roqueiro, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Ruy Coimbra Charão, Dr. – MTM/UFSC

Prof. Ricardo Takahashi,  Dr. – MTM/UFMG

Prof. Luis Antonio Aguirre, Dr. – DELT/UFMG

Prof. Agustinho Plucenio, Dr. – DAS/UFSC (suplente)
Título

 

 Control of Systems Modeled by Hyperbolic Partial Differential Equations

Resumo: Sistemas com parâmetros distribuídos representam uma vasta gama de processos quando mais de uma variável independente existe. Sob tais circunstâncias, as equações do sistema irão conter termos dependentes do tempo assim como gradientes espaciais e, portanto, é natural representá-los por equações diferenciais parciais. Exemplos podem ser encontrados em diversas áreas: desde processos químicos e térmicos, sistemas de produção e distribuição de energia, e problemas relacionados ao transporte de fluidos e ciência médica.

Esta tese trata dois tipos de problema:  estabilização de equações diferenciais parciais lineares hiperbólicas com variável de controle na condição de contorno e controle regulatório de sistemas descritos por equações diferenciais parciais quasi-lineares hiperbólicas com variável de controle no domínio. Com relação ao primeiro, estudaram-se duas metodologias de controle: (i) uma lei de controle estática que garante convergência do sistema para o ponto de equilíbrio desejado. A metodologia de controle utiliza uma função de Lyapunov para encontrar os valores dos parâmetros do controlador que garantem estabilidade exponencial em malha fechada. Resultados de simulação para o problema de supressão de golfadas em sistemas de produção de petróleo são apresentados para ilustrar a eficiência do método; (ii) uma lei de controle baseada nas ferramentas clássicas do domínio da frequência. Neste caso, aplicamos a transformada de Laplace na equação diferencial parcial para obter uma função de transferência irracional e então, ferramentas clássicas do domínio da frequência são usadas para projetar o controlador, de maneira similar aos sistemas de dimensão finita com função de transferência racional. Estes resultados foram aplicados experimentalmente no problema de controle de oscilações termoacústicas do tubo de Rijke, mostrando a efetividade do método. Para o segundo problema, utiliza-se o método das características combinado com a técnica de controle por modos deslizantes. O método das características é usado para transformar o sistema de equações diferenciais parciais em um conjunto de equações diferenciais ordinárias que descrevem o sistema original. O projeto de controle é então realizado a partir deste conjunto de equações diferenciais ordinárias através de resultados bem conhecidos da teoria de equações diferenciais ordinárias. Os resultados obtidos foram testados experimentalmente em dois sistemas de escala industrial: uma planta solar e um fotobiorreator tubular.
Defesas

Defesa de Dissertação de Mestrado – Alana de Melo e Souza – 13/02/2017

24/02/2017 16:30
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluna Alana de Melo e Souza
Orientador Prof. Marcelo Ricardo Stemmer, Dr. – DAS/UFSC
Data 13/02/2017 (segunda-feira) 09h00

Sala PPGEAS I (Piso Superior)
Banca Prof. Marcelo Ricardo Stemmer, Dr. – Orientador  – DAS/UFSC;

Prof. Mário Lúcio Roloff, Dr. – IFSC;

Prof. Maurício Edgar Stivanello, Dr. – IFSC;

Prof. Jorge Henrique Busatto Casagrande, Dr. – IFSC.
Título Extração e Classificação dos Parâmetros do Corpo Humano para Análise e Reconhecimento da Marcha
Resumo: A análise da marcha humana é considerada como uma nova ferramenta biométrica pela capacidade de obter as métricas do corpo à distância. Os identificadores biométricos possuem propriedades que tecnologicamente podem medir e analisar as características do corpo humano, utilizados como forma de identificação e controle de acesso para segurança. O reconhecimento através da apropriada interpretação dos parâmetros da marcha é um problema importante para classificação de padrões. Este trabalho possui como finalidade desenvolver um sistema de processamento de imagens que seja capaz de extrair padrões do movimento para a análise da marcha e apresentar um diagnóstico comparativo entre diferentes tipos de redes neurais, para a aplicação de técnicas que possam determinar a qualidade e eficácia das estatísticas para a identificação humana. Para este objetivo, utilizou-se dados de voluntários a partir do aplicativo desenvolvido em C# com base na análise tridimensional feita pela câmera Kinect da Microsoft, onde é possível identificar o esqueleto humano e extrair automaticamente os parâmetros cinéticos e cinemáticos. Os resultados obtidos revelaram a viabilidade para o processo de extração dos parâmetros da marcha e do reconhecimento do corpo humano.
Defesas
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