Estudi i guia docent per a modelatge i simulació de sistemes mitjançant l'entron ARENA

Aquest projecte es basa en el modelatge i simulació de sistemes utilitzant un simulador digital, i pretén ser una guia docent com a eina d’ajuda per a una assignatura que, a priori, s’impartirà a la Universitat de Vic. La simulació és una tècnica que permet representar el comportament de processos (físics, productius, de serveis, etc.) sense necessitat d’accedir al sistema real. Per analitzar, estudiar i millorar el comportament d’un sistema mitjançant la tècnica de la simulació digital és necessari primer desenvolupar un model conceptual que descrigui les variables d’interès, i després implementar-lo en un simulador per poder analitzar els resultats. ARENA és el software de simulació que s’estudia en aquest projecte i es presenta com una eina que permet la descripció complerta de l’experiència que una entitat desenvolupa a l’interior del sistema mentre flueix a través d’aquest. En concret s’utilitza la versió ARENA 10.0. Pel que fa a l’estructura del projecte, primerament s’introdueixen conceptes teòrics referents a la simulació, així com avantatges i inconvenients i els camps d’aplicació de la simulació. Seguidament i ja centrats en l’Arena, s’analitza un exemple senzill per començar-ne a veure el funcionament. Posteriorment, es van estudiant varis exemples amb complexitat progressiva. Aquests exemples es desenvolupen pas a pas de manera que es puguin anar provant amb el simulador. En el transcurs del projecte es van estudiant les eines de l’Arena i les seves possibilitats, així com els resultats obtinguts i les interpretacions d’aquests. Aquest projecte pretén, doncs, donar conceptes introductoris en el camp de la simulació en general, i, en particular, descriure eines bàsiques sobre el funcionament de l’Arena.

Projectes de modelatge i simulació avançada de sistemes mitjançant l'entorn ARENA

En l’exercici de les funcions típiques de qualsevol activitat humana, l’home ha de prendre decisions d’un o altre tipus permanentment i aquesta situació porta afegit, per lo general risc i incertesa, el que compromet la qualitat i l’èxit de la decisió. Per ajudar i contrarestar aquesta situació, l’home ha desenvolupat a través del temps una diversitat d’eines que li permeten minimitzar el risc i la incertesa en la presa de decisions. La simulació és una d’aquestes eines. Mitjançant la seva aplicació no només s’aconsegueix la comesa anterior, sinó que també es minimitzen els costos involucrats en la decisió mitjançant un millor ús dels recursos, la disminució del temps emprat per a la seva realització i la minimització de les probabilitats de risc. Aquest projecte representa la continuació d’un primer estudi introductori de la simulació anomenat: Estudi i guia docent per a modelatge i simulació de sistemes mitjançant l’entorn ARENA [9]. Realitzat per l’alumna d’Enginyeria en Organització Industrial de la Universitat de Vic, Montse Carbonell Crosas, l’any 2008 i sota la codirecció del director d’aquest segon projecte, el professor Juli Ordeix Rigo. Aquest nou projecte s’inicia amb una primera part teòrica, continguda dins del primer volum, la qual reforça els conceptes teòrics referents a la simulació amb ARENA, ja vistos en l’anterior projecte. Complementant aquells considerats bàsics i els de més utilitat i finalitza introduint nous conceptes avançats. Els nous capítols de temàtica avançada, junt als primers més bàsics de la primera part són exercitats dins de la segona, formant el segon volum d’aquest projecte. El mateix requereix la participació activa de l’alumne, per tal de realitzar cadascun dels 89 exercicis pràctics que es plantegen i poder onsolidar l’aprenentatge teòric d’aquesta eina avançada de simulació fent consultes als apartats teòrics recomanats dins de cada exercici. La complexitat dels exercicis anirà augmentant gradualment i s’insisteix en seguir la metodologia presentada en el projecte per a realitzar-los tots de forma ordenada i ascendent. L’ alumne quan acabi la part pràctica, haurà consolidat tota la part teòrica i serà capaç d’exercir com analista per tal de generar els seus propis projecte de simulació.

Simulació de vent en temps real per paisatges

La simulació de la realitat és un fenomen que va sorgir fa uns anys per tal de predir esdeveniments sense haver de malbaratar recursos. El problema inicial de la simulació va ser la necessitat de simplificar la realitat a causa de la manca de capacitat dels ordinadors de l’època. Amb aquest projecte volem ajudar, per exemple, a estudis científics sobre la difusió de la contaminació en grans nuclis a causa de l’efecte del vent, càlculs de trajectòries amb forces externes degudes al vent, o incorporar en el món de la multimèdia efectes realistes de vent. El principal objectiu d’aquest projecte és desenvolupar un sistema que permeti realitzar simulacions realistes de vent per un paisatge 2D, i estudiar com el vent és veu afectat per la geometria de l’escena. Un punt important, és que tot ha de ser en temps real. Per aconseguir-ho, utilitzarem tècniques basades en el mètode de Lattice-Boltzmann, el qual consisteix en una xarxa regular que representa el fluid en posicions discretes, i estudiar com flueix. Escollint els paràmetres correctes de la simulació, es pot demostrar que aquest mètode convergeix a les equacions continues de Navier-Stokes, les qual són les més importants per descriure el comportament macroscòpic d’un fluid. Per accelerar tots els càlculs, utilitzarem la capacitat i la potencia de les targes gràfiques, ajustarem l’algorisme per poder-lo utilitzar en paral•lel, tot tenint en compte les restriccions de les GPUs. També haurem de generar un sistema per poder llegir les escenes 2D sobre les que realitzarem la simulació. Finalment, haurem de “pintar” el vent per tal de poder visualitzar el resultat de la simulació

Una pràctica de simulació de cas: la resolució de problemes i el procés diagnòstic

En aquest article presentem una experiència docent dins de l’àmbit de la Psicologia del Pensament. Es tracta d’una activitat d’aprenentatge basat en problemes en la qual els estudiants han de reflexionar sobre com determinats continguts de l’assignatura, els de resolució de problemes, estan fortament relacionats amb la seva futura pràctica professional i amb el desenvolupament del seu aprenentatge des de psicòlegs novells a psicòlegs experts. En este artículo presentamos una experiencia docente en el ámbito de la Psicología del Pensamiento. Se trata de una actividad de aprendizaje basado en problemas en la que los estudiantes han de reflexionar sobre cómo determinados contenidos de la asignatura, los de resolución de problemas, estan fuertemente relacionados con su futura práctica profesional y con el desarrollo de su aprendizaje desde psicólogos novatos a psicólogos expertos

Increasing the scalability and the speedup of a fish school distributed simulator

El present treball fa un anàlisi i desenvolupament sobre les millores en la velocitat i en l’escalabilitat d'un simulador distribuït de grups de peixos. Aquests resultats s’han obtingut fent servir una nova estratègia de comunicació per als processos lògics (LPs) i canvis en l'algoritme de selecció de veïns que s'aplica a cadascun dels peixos en cada pas de simulació. L’idea proposada permet que cada procés lògic anticipi futures necessitats de dades pels seus veïns reduint el temps de comunicació al limitar la quantitat de missatges intercanviats entre els LPs. El nou algoritme de selecció dels veïns es va desenvolupar amb l'objectiu d'evitar treball innecessari permetent la disminució de les instruccions executades en cada pas de simulació i per cadascun del peixos simulats reduint de forma significativa el temps de simulació.

Sistema adaptativo para la predicción de incendios forestales basado en estrategias estadístico-evolutivas

Es proposa mètodes per a millorar la qualitat de predicció d'Incendis forestals per mitjà de combinació d'estratègies basades en guia de dades. Els simuladors de foc són implementacions de models físics i matemàtics que són abstraccions de la realitat i per a funcionar necessiten paràmetres difícils de mesurar i/o amb un comportament dinàmic en el temps. Utilitzant Còmput d'Altes Prestacions apliquem algorismes evolutius reduint l'espai de cerca dels valors que posteriorment s'integren en un conjunt de possibilitats. Els resultats presenten adaptació al canvi de condicions de l'incendi que serveix de base per a generar una aplicación de temps real.

Predicción de incendios forestales basada en algoritmos evolutivos guiados por los datos

En este trabajo se propone un método para mejorar la predicción de la propagación de incendios forestales. En la actualidad existen diversos simuladores de comportamiento del fuego los cuales utilizan diversos parámetros de entrada. Estos parámetros de entrada suelen ser una fuente de imprecisión dada la dificultad que resulta disponer de sus valores reales. Este trabajo intenta mejorar las predicciones mediante la mejora de la precisión de los parámetros de entrada. Se utiliza un algoritmo genético guiado utilizando conocimiento disponible. Los resultados observados demuestran que utilizar conocimiento mejora la precisión de las predicciones y acelera dicho proceso.

Calibración TLR y LRM en MATLAB para medidas con guías de onda

En este proyecto, lo primero que hemos hecho ha sido desarrollar un algoritmo en Matlab que implementara el método de calibración TRL, el funcionamiento del cual hemos comprobado en primera instancia mediante simulaciones y, posteriormente, mediante un ejemplo real. Posteriormente, hemos desarrollado otro algoritmo en Matlab para implementar el método de calibración LRM. Este algoritmo sólo lo hemos podido comprobar a nivel de simulación. A continuación, mediante los dos algoritmos, hemos realizado una comparación entre ambos sistemas de calibración a través de simulaciones. Finalmente, analizando los resultados de varias simulaciones calibradas con nuestro programa del método TRL, hemos buscado cuáles pueden ser los motivos para la aparición de picos indeseados y hemos encontrado uno de ellos.

Modelo de pérdida de paquetes para redes híbridas

El objetivo de este proyecto es la predicción de la pérdida de paquete. Para ello necesitaremos el modelado del canal. De esta manera, podremos determinar cuando una transmisión llega con éxito o no. En primer lugar, se han estudiado los algoritmos de adaptación de la tasa. Estos algoritmos mejoran el rendimiento de la comunicación. Por este motivo, el programa de simulación se basa en algunos de estos algoritmos. En paralelo, se han capturado medidas del canal terrestre para realizar el modelado. Finalmente, con un programa mucho más completo se ha simulado el comportamiento de una transmisión con el modelado del canal físico, y se han asumido algunas consideraciones, como las colisiones. Por lo tanto, se ha obtenido un resultado más realista, con el cual se ha analizado teóricamente las posibilidades de un enlace entre el canal terrestre y el canal satélite, para crear una red híbrida.

Laboratorio virtual de sistemas digitales

El projecte "Laboratori virtual de sistemes digitals" és un simulador de l'aula de pràctiques de l'assignatura de sistemes digitals, desenvolupat en Java. Integra tots els components que es troben els estudiants de la matèria quan han de realitzar les pràctiques: placa, xips, cables, generador d'ones, oscil·loscopi.... I es permetrà així la implementació i prova de circuits digitals. També pretén ser una eina útil pel funcionament de la part pràctica de l'assignatura, sent un recurs gratuït i accessible gràcies a Internet.

Sistema gràfic de depuració per xarxes (NoC)

Aquest projecte descriu el disseny i desenvolupament d’una eina gràfica per a la depuració de projectes desenvolupats amb un llenguatge de descripció de sistemes com és el SystemC. Amb aquest llenguatge s’ha desenvolupat una NoC (Network on Chip). L’eina desenvolupada mostra de forma visual l’arquitectura de la xarxa NoC, els valors dels senyals que es transmeten a través de la xarxa i estadístiques sobre aquests per tal de poder fer un seguiment exhaustiu i agilitzar la recerca d’errors com interbloquejos, pèrdua de dades i d’altres. Al concentrar en un únic entorn la descripció de la NoC i les dades relatives a les senyals en temps de simulació, proporciona un valor afegit a altres eines disponibles per a realitzar aquesta tasca.

Interfaz de usuario para un simulador de redes de Petri coloreadas

Aquest projecte presenta el desenvolupament d'una interficie d'usuari que permet visualitzar i interpretar, en forma de text o en forma gràfica, els resultats de la simulació de models de Xarxes de Petri Acolorides (XPAs). L'estudi de les solucions obtingudes mitjançant la simulació de models de XPAs, permetrà analitzar i evaluar tant el comportament com el rendiment del sistema modelat. La interficie ha estat programada en Visual C++.

Simulación rápida de procesadores

Aquest projecte tracta de realitzar un estudi per comprovar si es pot simular una aplicació de prova (benchmark) reduint el temps de simulació. Per tal de reduir el temps de simulació es seleccionaran uns determinats fragments significatius de l'execució de l'aplicació. L'objectiu és obtenir un resultat de simulació el més similar possible al de la simulació completa però en menys temps. El mètode que farem servir s'anomena incremental i consisteix a dividir la simulació en intervals d'un milió d'instruccions. Un cop dividit hem simulat per passos. En cada pas s'afegeixen intervals i s'atura la simulació quan la diferència entre el resultat del pas actual i l'anterior és inferior a un determinat valor escollit inicialment. Després es proposa una millora que es realitza i es mostren els resultats obtinguts. La millora consisteix a simular un petit interval previ a l'interval significatiu per millorar el resultat.

Numerical simulation of combined heat transfer phenomena (conduction, convection, and radiation). Application to he optimisation of thermal systems

Thermal systems interchanging heat and mass by conduction, convection, radiation (solar and thermal ) occur in many engineering applications like energy storage by solar collectors, window glazing in buildings, refrigeration of plastic moulds, air handling units etc. Often these thermal systems are composed of various elements for example a building with wall, windows, rooms, etc. It would be of particular interest to have a modular thermal system which is formed by connecting different modules for the elements, flexibility to use and change models for individual elements, add or remove elements without changing the entire code. A numerical approach to handle the heat transfer and fluid flow in such systems helps in saving the full scale experiment time, cost and also aids optimisation of parameters of the system. In subsequent sections are presented a short summary of the work done until now on the orientation of the thesis in the field of numerical methods for heat transfer and fluid flow applications, the work in process and the future work.

Desfassador banda dual basat en híbrid multibanda per aplicacions wireless

El primer objectiu del projecte és l’estudi i disseny d’un desfassador bi – banda reconfigurable per integrar en sistemes d’antenes intel·ligents i amb aplicació a sistemes dual band WLAN operant en els marges freqüencials 2.4 - 2.5 GHz i 5.15 – 5.35GHz. El desfassador que es proposa realitzar està basat en un acoblador híbrid multibanda, diplexors i circuits reconfigurables commutats amb díodes PIN. El segon objectiu del projecte és l’aprenentatge de la metodologia de disseny de circuits d’RF i més concretament les següents etapes: estudi i disseny teòric (analític), simulació circuital (ADS), simulació electromagnètica (Momentum), cosimulació circuital-electromagnètica i fabricació, així com les diferents interacions i mecanismes d’optimització entre aquestes etapes.