Técnicas de controlo não-linear baseadas em Redes Neuronais: do algoritmo à implementação

O presente trabalho analisa soluções de controlo não-linear baseadas em Redes Neuronais e apresenta a sua aplicação a um caso prático, desde o algoritmo de treino até à implementação física em hardware. O estudo inicial do estado da arte da utilização das Redes Neuronais para o controlo leva à proposta de soluções iterativas para a definição da arquitectura das mesmas e para o estudo das técnicas de Regularização e Paragem de Treino Antecipada, através dos Algoritmos Genéticos e à proposta de uma forma de validação dos modelos obtidos. Ao longo da tese são utilizadas quatro malhas para o controlo baseado em modelos, uma das quais uma contribuição original, e é implementado um processo de identificação on-line, tendo por base o algoritmo de treino Levenberg-Marquardt e a técnica de Paragem de Treino Antecipada que permite o controlo de um sistema, sem necessidade de recorrer ao conhecimento prévio das suas características. O trabalho é finalizado com um estudo do hardware comercial disponível para a implementação de Redes Neuronais e com o desenvolvimento de uma solução de hardware utilizando uma FPGA. De referir que o trabalho prático de teste das soluções apresentadas é realizado com dados reais provenientes de um forno eléctrico de escala reduzida.

Medidas da complexidade da estrutura de algoritmos codificados em C

Nesta dissertação defendemos uma forma nova de medir o produto de software com base nas medidas usadas na teoria dos sistemas complexos. Consideramos o uso dessas medidas vantajoso em relação ao uso das medidas tradicionais da engenharia de software. A inovação desta dissertação sintetiza-se em considerar o produto de software como um sistema complexo, dotado de uma estrutura que comporta vários níveis e na proposta da correlação de gama longa como medida da complexidade de estrutura de programas fontes. Essa medida, invariante para a escala de cada nível da estrutura, pode ser calculada automaticamente. Na dissertação, primeiro descrevemos o processo de desenvolvimento do software e as medidas existentes para medir o referido processo e produto e introduzimos a teoria dos sistemas complexos. Concluímos que o processo tem características de sistema complexo e propomos que seja medido como tal. Seguidamente, estudamos a estrutura do produto e a dinâmica do seu. processo de desenvolvimento. Apresentamos um estudo experimental sobre algoritmos codificados em C, que usamos para validar hipóteses sobre a complexidade da estrutura do produto. Propomos a correlação de gama longa como medida da complexidade da estrutura. Estendemos essa medida a uma amostra codificada em Java. Concluímos, evidenciando as limitações e as potencialidades dessa medida e a sua aplicação em Engenharia de Software.

Sistema de replicação de circuitos integrados digitais baseado em análise comportamental

Nesta dissertação de mestrado é desenvolvido um sistema de replicação de circuitos integrados digitais (combinatórios e sequenciais), por observação do seu normal funcionamento. O sistema desenvolvido carateriza-se pela capacidade de extrair e descrever na linguagem VHDL o comportamento de um circuito integrado digital em funcionamento, utilizando técnicas não invasivas e automatizadas, suportado por um vasto conjunto de algoritmos de aquisição e análise de dados. O sistema desenvolvido assenta em dois módulos principais: um módulo de software que consiste numa plataforma de algoritmos de análise, controlo e gestão do sistema (alojada num computador) e um módulo de aquisição de dados (hardware) que consiste num circuito capaz de realizar as medições necessárias para o funcionamento do sistema, comandado pelo módulo de software. A comunicação entre os dois módulos é efetuada via porta série. Os algoritmos desenvolvidos realizam uma análise da correspondência entre entradas e saídas procurando aplicar uma aproximação a um circuito combinatório se possível, caso contrário são utilizados métodos heurísticos para efetuar uma aproximação a um circuito sequencial através de uma máquina de estados. Entradas ou saídas constantes são previamente identificados e excluídos do processo de análise, para efeitos de simplificação. Os resultados obtidos demonstram que é possível replicar o comportamento observado em circuitos digitais (combinatórios e sequenciais) desde que o número de amostras recolhidas seja adequado. Verifica-se ainda que o método desenvolvido replica a funcionalidade do circuito integrado nas condições onde o circuito está inserido.