Microcontroladores: definição e implementação de controladores estruturalmente flexíveis para sistemas adaptativos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Siqueira, Bento Rafael
Orientador(a): Ferrari, Fabiano Cutigi lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCC
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/17403
Resumo: Context: This work starts from the hypothesis that controllers for adaptive systems that are partitioned into elements, in this work called microcontrollers, which are dedicated to each service involved in the stages of a control loop have the advantage of structural flexibility without compromising the reconfiguration and performance of the target system. Objective: This work aims to propose and evaluate an approach to develop controllers that are structurally flexible (i.e. based on microcontrollers), investigating advantages of the approach by comparing with different configurations of controllers. Methodology: In order to achieve the objective, the following activities were performed: (1) definition of flexible controllers by promoting them as a set of independent microcontrollers, demonstrating them as microservices implementations of the control loops; (2) conduction of an exploratory study and associated qualitative analysis regarding the reconfigurations of the controller; (3) execution of comparative studies to evaluate the approach that is being proposed against other approaches found in the literature; and (4) specification of an implementation by using the microcontroller-based approach, to demonstrate the flexibility of the approach. Results: the results and contributions are: an approach to define controllers that are structurally flexible; an exploratory study involving a qualitative analyse about reconfiguration in design time and runtime; a set of comparative studies evaluating different approaches from the literature; a proposal involving the evolution of the multi-layered controller to demonstrate the feasibility of the approach of this work. Conclusion: As conclusion, a multi-layered controller design, based on micro-controllers, provides the basis for defining structurally flexible controllers at operational-time, and may promote reuse at development-time. In addition, even demanding more computational resources, the approach does not impact on the performance and on the reconfiguration of the target system.
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Objective: This work aims to propose and evaluate an approach to develop controllers that are structurally flexible (i.e. based on microcontrollers), investigating advantages of the approach by comparing with different configurations of controllers. Methodology: In order to achieve the objective, the following activities were performed: (1) definition of flexible controllers by promoting them as a set of independent microcontrollers, demonstrating them as microservices implementations of the control loops; (2) conduction of an exploratory study and associated qualitative analysis regarding the reconfigurations of the controller; (3) execution of comparative studies to evaluate the approach that is being proposed against other approaches found in the literature; and (4) specification of an implementation by using the microcontroller-based approach, to demonstrate the flexibility of the approach. Results: the results and contributions are: an approach to define controllers that are structurally flexible; an exploratory study involving a qualitative analyse about reconfiguration in design time and runtime; a set of comparative studies evaluating different approaches from the literature; a proposal involving the evolution of the multi-layered controller to demonstrate the feasibility of the approach of this work. Conclusion: As conclusion, a multi-layered controller design, based on micro-controllers, provides the basis for defining structurally flexible controllers at operational-time, and may promote reuse at development-time. In addition, even demanding more computational resources, the approach does not impact on the performance and on the reconfiguration of the target system.Contexto: Este trabalho parte da hipótese de que controladores para sistemas adaptativos que são particionados em elementos, neste trabalho chamados microcontrollers, que sejam dedicados a cada serviço envolvido nos estágios de uma malha de controle têm a vantagem da flexibilidade estrutural sem comprometer a reconfiguração e o desempenho do sistema alvo. Objetivo: Este trabalho tem por objetivo propor e avaliar uma abordagem para projetar controladores flexíveis estruturalmente (i.e. baseado em microcontrollers), investigando ganhos da abordagem ao comparar diferentes configurações de controladores. Metodologia: Para se atingir o objetivo definido para este trabalho, a seguinte série de atividades foi realizada: (1) definição de controladores flexíveis como microcontrollers independentes, implementados como microsserviços em malhas de controle; (2) condução de um estudo exploratório, realizando análise qualitativa quanto à reconfiguração do controlador; (3) realização de estudos comparativos para avaliar a abordagem proposta neste trabalho frente às abordagens da literatura; e (4) especificação de uma implementação utilizando a abordagem proposta neste trabalho, com o intuito de demonstrar a flexibilidade da mesma. Resultados: Os resultados e contribuições deste trabalho são: uma abordagem para a definição de controladores flexíveis estruturalmente; um estudo exploratório com análise qualitativa sobre reconfiguração em tempo de projeto e execução; um conjunto de estudos experimentais realizando comparações de abordagens; e uma proposta de evolução de um controlador em multicamadas como forma de demonstrar a efetividade da abordagem proposta. Conclusão: Conclui-se que o projeto de um controlador em multicamadas, baseado em microcontrollers, provê a base para definir controladores flexíveis estruturalmente em tempo de execução e pode promover reúso no tempo de projeto. Além disso, mesmo demandando mais recursos computacionais, a abordagem não compromete o desempenho e a reconfiguração do sistema alvo.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: Código de financiamento 001porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCCUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessSistemas adaptativosLoop de controleControladores flexíveisMicrosserviçosSelf-adaptive software systemsFeedback control loopFlexible controllersMicroservicesCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAOMicrocontroladores: definição e implementação de controladores estruturalmente flexíveis para sistemas adaptativosMicrocontrollers: definition and implementation of structurally flexible controllers for adaptive systemsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis6006006b0a8934-16f6-40c0-95e1-34d73ec115c8reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALtese_BentoSiqueira_versaoFinal2023.pdftese_BentoSiqueira_versaoFinal2023.pdfTese versão finalapplication/pdf1716069https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/de107b78-02e8-4d2e-96ab-4244b7305591/download637da4c88235d91af362283efe207264MD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/9b78cc13-1ef2-46eb-9ebb-06528e89a62e/downloadf337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD53falseAnonymousREADTEXTtese_BentoSiqueira_versaoFinal2023.pdf.txttese_BentoSiqueira_versaoFinal2023.pdf.txtExtracted texttext/plain259975https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/5f7e1f5d-f7d8-477e-b728-7406ce08251c/download596eb17f2ec1d58962ff96541baacfdeMD54falseAnonymousREADTHUMBNAILtese_BentoSiqueira_versaoFinal2023.pdf.jpgtese_BentoSiqueira_versaoFinal2023.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6667https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/28721dad-d330-4790-804a-31bbdc5658cc/download0635292224e300270edb71306a81a201MD55falseAnonymousREAD20.500.14289/174032025-02-05 22:55:48.798http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/17403https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-06T01:55:48Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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