Case based reasoning as an extension of fault dictionary methods for linear electronic analog circuits diagnosis

El test de circuits és una fase del procés de producció que cada vegada pren més importància quan es desenvolupa un nou producte. Les tècniques de test i diagnosi per a circuits digitals han estat desenvolupades i automatitzades amb èxit, mentre que aquest no és encara el cas dels circuits analògics. D'entre tots els mètodes proposats per diagnosticar circuits analògics els més utilitzats són els diccionaris de falles. En aquesta tesi se'n descriuen alguns, tot analitzant-ne els seus avantatges i inconvenients. Durant aquests últims anys, les tècniques d'Intel·ligència Artificial han esdevingut un dels camps de recerca més importants per a la diagnosi de falles. Aquesta tesi desenvolupa dues d'aquestes tècniques per tal de cobrir algunes de les mancances que presenten els diccionaris de falles. La primera proposta es basa en construir un sistema fuzzy com a eina per identificar. Els resultats obtinguts son força bons, ja que s'aconsegueix localitzar la falla en un elevat tant percent dels casos. Per altra banda, el percentatge d'encerts no és prou bo quan a més a més s'intenta esbrinar la desviació. Com que els diccionaris de falles es poden veure com una aproximació simplificada al Raonament Basat en Casos (CBR), la segona proposta fa una extensió dels diccionaris de falles cap a un sistema CBR. El propòsit no és donar una solució general del problema sinó contribuir amb una nova metodologia. Aquesta consisteix en millorar la diagnosis dels diccionaris de falles mitjançant l'addició i l'adaptació dels nous casos per tal d'esdevenir un sistema de Raonament Basat en Casos. Es descriu l'estructura de la base de casos així com les tasques d'extracció, de reutilització, de revisió i de retenció, fent èmfasi al procés d'aprenentatge. En el transcurs del text s'utilitzen diversos circuits per mostrar exemples dels mètodes de test descrits, però en particular el filtre biquadràtic és l'utilitzat per provar les metodologies plantejades, ja que és un dels benchmarks proposats en el context dels circuits analògics. Les falles considerades son paramètriques, permanents, independents i simples, encara que la metodologia pot ser fàcilment extrapolable per a la diagnosi de falles múltiples i catastròfiques. El mètode es centra en el test dels components passius, encara que també es podria extendre per a falles en els actius.

Enhanced fault recovery methods for protected traffic services in GMPLS networks

Les noves tecnologies a la xarxa ens permeten transportar, cada cop més, grans volums d' informació i trànsit de xarxa amb diferents nivells de prioritat. En aquest escenari, on s'ofereix una millor qualitat de servei, les conseqüències d'una fallada en un enllaç o en un node esdevenen més importants. Multiprotocol Lavel Switching (MPLS), juntament amb l'extensió a MPLS generalitzat (GMPLS), proporcionen mecanismes ràpids de recuperació de fallada establint camins, Label Switch Path (LSPs), redundants per ser utilitzats com a camins alternatius. En cas de fallada podrem utilitzar aquests camins per redireccionar el trànsit. El principal objectiu d'aquesta tesi ha estat millorar alguns dels actuals mecanismes de recuperació de fallades MPLS/GMPLS, amb l'objectiu de suportar els requeriments de protecció dels serveis proporcionats per la nova Internet. Per tal de fer aquesta avaluació s'han tingut en compte alguns paràmetres de qualitat de protecció com els temps de recuperació de fallada, les pèrdues de paquets o el consum de recursos. En aquesta tesi presentem una completa revisió i comparació dels principals mètodes de recuperació de fallada basats en MPLS. Aquest anàlisi inclou els mètodes de protecció del camí (backups globals, backups inversos i protecció 1+1), els mètodes de protecció locals i els mètodes de protecció de segments. També s'ha tingut en compte l'extensió d'aquests mecanismes a les xarxes òptiques mitjançant el pla de control proporcionat per GMPLS. En una primera fase d'aquest treball, cada mètode de recuperació de fallades és analitzat sense tenir en compte restriccions de recursos o de topologia. Aquest anàlisi ens dóna una primera classificació dels millors mecanismes de protecció en termes de pèrdues de paquets i temps de recuperació. Aquest primer anàlisi no és aplicable a xarxes reals. Per tal de tenir en compte aquest nou escenari, en una segona fase, s'analitzen els algorismes d'encaminament on sí tindrem en compte aquestes limitacions i restriccions de la xarxa. Es presenten alguns dels principals algorismes d'encaminament amb qualitat de servei i alguna de les principals propostes d'encaminament per xarxes MPLS. La majoria dels actual algorismes d'encaminament no tenen en compte l'establiment de rutes alternatives o utilitzen els mateixos objectius per seleccionar els camins de treball i els de protecció. Per millorar el nivell de protecció introduïm i formalitzem dos nous conceptes: la Probabilitat de fallada de la xarxa i l'Impacte de fallada. Un anàlisi de la xarxa a nivell físic proporciona un primer element per avaluar el nivell de protecció en termes de fiabilitat i disponibilitat de la xarxa. Formalitzem l'impacte d'una fallada, quant a la degradació de la qualitat de servei (en termes de retard i pèrdues de paquets). Expliquem la nostra proposta per reduir la probabilitat de fallada i l'impacte de fallada. Per últim fem una nova definició i classificació dels serveis de xarxa segons els valors requerits de probabilitat de fallada i impacte. Un dels aspectes que destaquem dels resultats d'aquesta tesi és que els mecanismes de protecció global del camí maximitzen la fiabilitat de la xarxa, mentre que les tècniques de protecció local o de segments de xarxa minimitzen l'impacte de fallada. Per tant podem assolir mínim impacte i màxima fiabilitat aplicant protecció local a tota la xarxa, però no és una proposta escalable en termes de consum de recursos. Nosaltres proposem un mecanisme intermig, aplicant protecció de segments combinat amb el nostre model d'avaluació de la probabilitat de fallada. Resumint, aquesta tesi presenta diversos mecanismes per l'anàlisi del nivell de protecció de la xarxa. Els resultats dels models i mecanismes proposats milloren la fiabilitat i minimitzen l'impacte d'una fallada en la xarxa.

Time misalignments in fault detection and diagnosis

El desalineamiento temporal es la incorrespondencia de dos señales debido a una distorsión en el eje temporal. La Detección y Diagnóstico de Fallas (Fault Detection and Diagnosis-FDD) permite la detección, el diagnóstico y la corrección de fallos en un proceso. La metodología usada en FDD está dividida en dos categorías: técnicas basadas en modelos y no basadas en modelos. Esta tesis doctoral trata sobre el estudio del efecto del desalineamiento temporal en FDD. Nuestra atención se enfoca en el análisis y el diseño de sistemas FDD en caso de problemas de comunicación de datos, como retardos y pérdidas. Se proponen dos técnicas para reducir estos problemas: una basada en programación dinámica y la otra en optimización. Los métodos propuestos han sido validados sobre diferentes sistemas dinámicos: control de posición de un motor de corriente continua, una planta de laboratorio y un problema de sistemas eléctricos conocido como hueco de tensión.

Evaluating the performance of external fault ridethrough solutions used in wind farms with fixed speed induction generators when facing unbalanced faults

Na sequência da integração da energia eólica em larga escala foram estabelecidos códigos de rede pelos vários operadores de sistema, exigindo que os parques eólicos permaneçam em serviço durante e após a ocorrência de defeitos na rede a montante. Nos parques eólicos equipados com sistemas de velocidade constante este requisito pode ser assegurado pela instalação, no ponto de interligação à rede, de equipamento de compensação dinâmica de potência reactiva, controlado como fonte de tensão, sendo as funções de controlo baseadas em medidas efectuadas no ponto de interligação relativamente às componentes directas da tensão e da corrente. Como a adopção deste tipo de soluções externas é adequada ao funcionamento do sistema em regime equilibrado, este artigo foca a avaliação do desempenho da solução no caso da ocorrência de defeitos assimétricos. Os resultados obtidos através das simulações dinâmicas evidenciam o aparecimento de sobre tensões nas fases não afectadas pelo defeito que poderão colocar o parque eólico fora de serviço.

Discriminative pattern mining in software fault detection

We present a method to enhance fault localization for software systems based on a frequent pattern mining algorithm. Our method is based on a large set of test cases for a given set of programs in which faults can be detected. The test executions are recorded as function call trees. Based on test oracles the tests can be classified into successful and failing tests. A frequent pattern mining algorithm is used to identify frequent subtrees in successful and failing test executions. This information is used to rank functions according to their likelihood of containing a fault. The ranking suggests an order in which to examine the functions during fault analysis. We validate our approach experimentally using a subset of Siemens benchmark programs.

Cigarette smokers differ in their handling of natural (RRR) and synthetic (all rac) alpha-tocopherol: a biokinetic study in apoE4 male subjects

We have compared the biokinetics of deuterated natural (RPR) and synthetic (all rac) alpha-tocopherol in male apoE4-carrying smokers and nonsmokers. In a randomized, crossover study subjects underwent two 4-week treatments (400 mg/day) with undeuterated RRR- and all rac-alpha-tocopheryl acetate around a 12-week washout. Before and after each supplementation period subjects underwent a biokinetic protocol (48 h) with 150 mg deuterated RRR- or all rac-alpha-tocopheryl acetate. During the biokinetic protocols, the elimination of endogenous plasma alpha-tocopherol was significantly faster in smokers (P < 0.05). However, smokers had a lower uptake of deuterated RRR than nonsmokers, but there was no difference in uptake of deuterated all rac. The supplementation regimes significantly raised plasma alpha-tocopherol (P < 0.001) with no differences in response between smokers and nonsmokers or between alpha-tocopherol forms. Smokers had significantly lower excretion of alpha-carboxyethyl-hydroxychroman than nonsmokers following supplementation (P < 0.05). Nonsmokers excreted more alpha-carboxyethyl-hydroxychroman following RRR than all rac; however, smokers did not differ in excretion between forms. At baseline, smokers had significantly lower ascorbate (P < 0.01) and higher F(2-)isoprostarres (P < 0.05). F-2-isoprostanes in smokers remained unchanged during the study, but increased in nonsmokers following alpha-tocopherol supplementation. These data suggest that apoE4-carrying smokers and nonsmokers differ in their handling of natural and synthetic alpha-tocopherol. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Predicting fault inflow in iterative software development processes: an industrial evaluation

This paper addresses the need for accurate predictions on the fault inflow, i.e. the number of faults found in the consecutive project weeks, in highly iterative processes. In such processes, in contrast to waterfall-like processes, fault repair and development of new features run almost in parallel. Given accurate predictions on fault inflow, managers could dynamically re-allocate resources between these different tasks in a more adequate way. Furthermore, managers could react with process improvements when the expected fault inflow is higher than desired. This study suggests software reliability growth models (SRGMs) for predicting fault inflow. Originally developed for traditional processes, the performance of these models in highly iterative processes is investigated. Additionally, a simple linear model is developed and compared to the SRGMs. The paper provides results from applying these models on fault data from three different industrial projects. One of the key findings of this study is that some SRGMs are applicable for predicting fault inflow in highly iterative processes. Moreover, the results show that the simple linear model represents a valid alternative to the SRGMs, as it provides reasonably accurate predictions and performs better in many cases.

Hybrid fault detection and isolation in an heater bank of an HVAC system

In this work a hybrid technique that includes probabilistic and optimization based methods is presented. The method is applied, both in simulation and by means of real-time experiments, to the heating unit of a Heating, Ventilation Air Conditioning (HVAC) system. It is shown that the addition of the probabilistic approach improves the fault diagnosis accuracy.

Input constraints handling in an MPC/feedback linearization scheme

The combination of model predictive control based on linear models (MPC) with feedback linearization (FL) has attracted interest for a number of years, giving rise to MPC+FL control schemes. An important advantage of such schemes is that feedback linearizable plants can be controlled with a linear predictive controller with a fixed model. Handling input constraints within such schemes is difficult since simple bound contraints on the input become state dependent because of the nonlinear transformation introduced by feedback linearization. This paper introduces a technique for handling input constraints within a real time MPC/FL scheme, where the plant model employed is a class of dynamic neural networks. The technique is based on a simple affine transformation of the feasible area. A simulated case study is presented to illustrate the use and benefits of the technique.

Fault tolerance of Mobius cubes under two forbidden fault set models

An n-dimensional Mobius cube, 0MQ(n) or 1MQ(n), is a variation of n-dimensional cube Q(n) which possesses many attractive properties such as significantly smaller communication delay and stronger graph-embedding capabilities. In some practical situations, the fault tolerance of a distributed memory multiprocessor system can be measured more precisely by the connectivity of the underlying graph under forbidden fault set models. This article addresses the connectivity of 0MQ(n)/1MQ(n), under two typical forbidden fault set models. We first prove that the connectivity of 0MQ(n)/1MQ(n) is 2n - 2 when the fault set does not contain the neighborhood of any vertex as a subset. We then prove that the connectivity of 0MQ(n)/1MQ(n) is 3n - 5 provided that the neighborhood of any vertex as well as that of any edge cannot fail simultaneously These results demonstrate that 0MQ(n)/1MQ(n) has the same connectivity as Q(n) under either of the previous assumptions.