840 resultados para Nonlinear time-delay systems


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Following the recently developed algorithms for fully probabilistic control design for general dynamic stochastic systems (Herzallah & Káarnáy, 2011; Kárný, 1996), this paper presents the solution to the probabilistic dual heuristic programming (DHP) adaptive critic method (Herzallah & Káarnáy, 2011) and randomized control algorithm for stochastic nonlinear dynamical systems. The purpose of the randomized control input design is to make the joint probability density function of the closed loop system as close as possible to a predetermined ideal joint probability density function. This paper completes the previous work (Herzallah & Kárnáy, 2011; Kárný, 1996) by formulating and solving the fully probabilistic control design problem on the more general case of nonlinear stochastic discrete time systems. A simulated example is used to demonstrate the use of the algorithm and encouraging results have been obtained.

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Over the last couple of decades, many methods for synchronizing chaotic systems have been proposed with communications applications in view. Yet their performance has proved disappointing in face of the nonideal character of usual channels linking transmitter and receiver, that is, due to both noise and signal propagation distortion. Here we consider a discrete-time master-slave system that synchronizes despite channel bandwidth limitations and an allied communication system. Synchronization is achieved introducing a digital filter that limits the spectral content of the feedback loop responsible for producing the transmitted signal. Copyright (C) 2009 Marcio Eisencraft et al.

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The behavior of stability regions of nonlinear autonomous dynamical systems subjected to parameter variation is studied in this paper. In particular, the behavior of stability regions and stability boundaries when the system undergoes a type-zero sadle-node bifurcation on the stability boundary is investigated in this paper. It is shown that the stability regions suffer drastic changes with parameter variation if type-zero saddle-node bifurcations occur on the stability boundary. A complete characterization of these changes in the neighborhood of a type-zero saddle-node bifurcation value is presented in this paper. Copyright (C) 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

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This paper deals with the H(infinity) recursive estimation problem for general rectangular time-variant descriptor systems in discrete time. Riccati-equation based recursions for filtered and predicted estimates are developed based on a data fitting approach and game theory. In this approach, the nature determines a state sequence seeking to maximize the estimation cost, whereas the estimator tries to find an estimate that brings the estimation cost to a minimum. A solution exists for a specified gamma-level if the resulting cost is positive. In order to present some computational alternatives to the H(infinity) filters developed, they are rewritten in information form along with the respective array algorithms. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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This paper considers the optimal linear estimates recursion problem for discrete-time linear systems in its more general formulation. The system is allowed to be in descriptor form, rectangular, time-variant, and with the dynamical and measurement noises correlated. We propose a new expression for the filter recursive equations which presents an interesting simple and symmetric structure. Convergence of the associated Riccati recursion and stability properties of the steady-state filter are provided. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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In this paper we obtain the linear minimum mean square estimator (LMMSE) for discrete-time linear systems subject to state and measurement multiplicative noises and Markov jumps on the parameters. It is assumed that the Markov chain is not available. By using geometric arguments we obtain a Kalman type filter conveniently implementable in a recurrence form. The stationary case is also studied and a proof for the convergence of the error covariance matrix of the LMMSE to a stationary value under the assumption of mean square stability of the system and ergodicity of the associated Markov chain is obtained. It is shown that there exists a unique positive semi-definite solution for the stationary Riccati-like filter equation and, moreover, this solution is the limit of the error covariance matrix of the LMMSE. The advantage of this scheme is that it is very easy to implement and all calculations can be performed offline. (c) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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BACKGROUND - It is not clear how culture media used during transport and the interval between the biopsy procedure and final processing can affect the successful isolation of fungi. OBJECTIVE - The aim of this study was to investigate the effects of late inoculation of skin biopsies, transported in different sterile fluids, on the isolation rate of pathogenic fungi. METHODS -A total of 278 punch biopsy specimens were collected from 47 patients with suspected lesions of invasive mycoses. Each biopsy was transported in vials with Sabouraud medium with chloramphenicol or saline solution and finally inoculated on Sabouraud agar and 2% chloramphenicol after a 48-72-hour (early) or after 72-hour-7-day (late) interval, comprising four groups of study. RESULTS - The medians of isolation rate of the four sporotrichosis groups were 100%. For paracoccidioidomycosis, the medians ranged from 50% to 84%, with no statistically significant difference among the groups (p=0.88). CONCLUSION - It was concluded that skin biopsies can be transported in Sabouraud medium or saline solution within a 7-day interval from specimen collection up to final inoculation, at room temperature, maintaining viability and growth rate of fungus in culture.

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Actualmente, os smartphones e outros dispositivos móveis têm vindo a ser dotados com cada vez maior poder computacional, sendo capazes de executar um vasto conjunto de aplicações desde simples programas de para tirar notas até sofisticados programas de navegação. Porém, mesmo com a evolução do seu hardware, os actuais dispositivos móveis ainda não possuem as mesmas capacidades que os computadores de mesa ou portáteis. Uma possível solução para este problema é distribuir a aplicação, executando partes dela no dispositivo local e o resto em outros dispositivos ligados à rede. Adicionalmente, alguns tipos de aplicações como aplicações multimédia, jogos electrónicos ou aplicações de ambiente imersivos possuem requisitos em termos de Qualidade de Serviço, particularmente de tempo real. Ao longo desta tese é proposto um sistema de execução de código remota para sistemas distribuídos com restrições de tempo-real. A arquitectura proposta adapta-se a sistemas que necessitem de executar periodicamente e em paralelo mesmo conjunto de funções com garantias de tempo real, mesmo desconhecendo os tempos de execução das referidas funções. A plataforma proposta foi desenvolvida para sistemas móveis capazes de executar o Sistema Operativo Android.

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Os sistemas de tempo real modernos geram, cada vez mais, cargas computacionais pesadas e dinâmicas, começando-se a tornar pouco expectável que sejam implementados em sistemas uniprocessador. Na verdade, a mudança de sistemas com um único processador para sistemas multi- processador pode ser vista, tanto no domínio geral, como no de sistemas embebidos, como uma forma eficiente, em termos energéticos, de melhorar a performance das aplicações. Simultaneamente, a proliferação das plataformas multi-processador transformaram a programação paralela num tópico de elevado interesse, levando o paralelismo dinâmico a ganhar rapidamente popularidade como um modelo de programação. A ideia, por detrás deste modelo, é encorajar os programadores a exporem todas as oportunidades de paralelismo através da simples indicação de potenciais regiões paralelas dentro das aplicações. Todas estas anotações são encaradas pelo sistema unicamente como sugestões, podendo estas serem ignoradas e substituídas, por construtores sequenciais equivalentes, pela própria linguagem. Assim, o modo como a computação é na realidade subdividida, e mapeada nos vários processadores, é da responsabilidade do compilador e do sistema computacional subjacente. Ao retirar este fardo do programador, a complexidade da programação é consideravelmente reduzida, o que normalmente se traduz num aumento de produtividade. Todavia, se o mecanismo de escalonamento subjacente não for simples e rápido, de modo a manter o overhead geral em níveis reduzidos, os benefícios da geração de um paralelismo com uma granularidade tão fina serão meramente hipotéticos. Nesta perspetiva de escalonamento, os algoritmos que empregam uma política de workstealing são cada vez mais populares, com uma eficiência comprovada em termos de tempo, espaço e necessidades de comunicação. Contudo, estes algoritmos não contemplam restrições temporais, nem outra qualquer forma de atribuição de prioridades às tarefas, o que impossibilita que sejam diretamente aplicados a sistemas de tempo real. Além disso, são tradicionalmente implementados no runtime da linguagem, criando assim um sistema de escalonamento com dois níveis, onde a previsibilidade, essencial a um sistema de tempo real, não pode ser assegurada. Nesta tese, é descrita a forma como a abordagem de work-stealing pode ser resenhada para cumprir os requisitos de tempo real, mantendo, ao mesmo tempo, os seus princípios fundamentais que tão bons resultados têm demonstrado. Muito resumidamente, a única fila de gestão de processos convencional (deque) é substituída por uma fila de deques, ordenada de forma crescente por prioridade das tarefas. De seguida, aplicamos por cima o conhecido algoritmo de escalonamento dinâmico G-EDF, misturamos as regras de ambos, e assim nasce a nossa proposta: o algoritmo de escalonamento RTWS. Tirando partido da modularidade oferecida pelo escalonador do Linux, o RTWS é adicionado como uma nova classe de escalonamento, de forma a avaliar na prática se o algoritmo proposto é viável, ou seja, se garante a eficiência e escalonabilidade desejadas. Modificar o núcleo do Linux é uma tarefa complicada, devido à complexidade das suas funções internas e às fortes interdependências entre os vários subsistemas. Não obstante, um dos objetivos desta tese era ter a certeza que o RTWS é mais do que um conceito interessante. Assim, uma parte significativa deste documento é dedicada à discussão sobre a implementação do RTWS e à exposição de situações problemáticas, muitas delas não consideradas em teoria, como é o caso do desfasamento entre vários mecanismo de sincronização. Os resultados experimentais mostram que o RTWS, em comparação com outro trabalho prático de escalonamento dinâmico de tarefas com restrições temporais, reduz significativamente o overhead de escalonamento através de um controlo de migrações, e mudanças de contexto, eficiente e escalável (pelo menos até 8 CPUs), ao mesmo tempo que alcança um bom balanceamento dinâmico da carga do sistema, até mesmo de uma forma não custosa. Contudo, durante a avaliação realizada foi detetada uma falha na implementação do RTWS, pela forma como facilmente desiste de roubar trabalho, o que origina períodos de inatividade, no CPU em questão, quando a utilização geral do sistema é baixa. Embora o trabalho realizado se tenha focado em manter o custo de escalonamento baixo e em alcançar boa localidade dos dados, a escalonabilidade do sistema nunca foi negligenciada. Na verdade, o algoritmo de escalonamento proposto provou ser bastante robusto, não falhando qualquer meta temporal nas experiências realizadas. Portanto, podemos afirmar que alguma inversão de prioridades, causada pela sub-política de roubo BAS, não compromete os objetivos de escalonabilidade, e até ajuda a reduzir a contenção nas estruturas de dados. Mesmo assim, o RTWS também suporta uma sub-política de roubo determinística: PAS. A avaliação experimental, porém, não ajudou a ter uma noção clara do impacto de uma e de outra. No entanto, de uma maneira geral, podemos concluir que o RTWS é uma solução promissora para um escalonamento eficiente de tarefas paralelas com restrições temporais.

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Embedded systems are increasingly complex and dynamic, imposing progressively higher developing time and costs. Tuning a particular system for deployment is thus becoming more demanding. Furthermore when considering systems which have to adapt themselves to evolving requirements and changing service requests. In this perspective, run-time monitoring of the system behaviour becomes an important requirement, allowing to dynamically capturing the actual scheduling progress and resource utilization. For this to succeed, operating systems need to expose their internal behaviour and state, making it available to external applications, and a runtime monitoring mechanism must be available. However, such mechanism can impose a burden in the system itself if not wisely used. In this paper we explore this problem and propose a framework, which is intended to provide this run-time mechanism whilst achieving code separation, run-time efficiency and flexibility for the final developer.

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We study the observability of linear and nonlinear fractional differential systems of order 0 < α < 1 by using the Mittag-Leffler matrix function and the application of Banach’s contraction mapping theorem. Several examples illustrate the concepts.

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It is generally challenging to determine end-to-end delays of applications for maximizing the aggregate system utility subject to timing constraints. Many practical approaches suggest the use of intermediate deadline of tasks in order to control and upper-bound their end-to-end delays. This paper proposes a unified framework for different time-sensitive, global optimization problems, and solves them in a distributed manner using Lagrangian duality. The framework uses global viewpoints to assign intermediate deadlines, taking resource contention among tasks into consideration. For soft real-time tasks, the proposed framework effectively addresses the deadline assignment problem while maximizing the aggregate quality of service. For hard real-time tasks, we show that existing heuristic solutions to the deadline assignment problem can be incorporated into the proposed framework, enriching their mathematical interpretation.

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A large part of power dissipation in a system is generated by I/O devices. Increasingly these devices provide power saving mechanisms to inter alia enhance battery life. While I/O device scheduling has been studied in the past for realtime systems, the use of energy resources by these scheduling algorithms may be improved. These approaches are crafted considering a huge overhead of device transition. The technology enhancement has allowed the hardware vendors to reduce the device transition overhead and energy consumption. We propose an intra-task device scheduling algorithm for real time systems that allows to shut-down devices while ensuring the system schedulability. Our results show an energy gain of up to 90% in the best case when compared to the state-of-the-art.

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Embedded real-time applications increasingly present high computation requirements, which need to be completed within specific deadlines, but that present highly variable patterns, depending on the set of data available in a determined instant. The current trend to provide parallel processing in the embedded domain allows providing higher processing power; however, it does not address the variability in the processing pattern. Dimensioning each device for its worst-case scenario implies lower average utilization, and increased available, but unusable, processing in the overall system. A solution for this problem is to extend the parallel execution of the applications, allowing networked nodes to distribute the workload, on peak situations, to neighbour nodes. In this context, this report proposes a framework to develop parallel and distributed real-time embedded applications, transparently using OpenMP and Message Passing Interface (MPI), within a programming model based on OpenMP. The technical report also devises an integrated timing model, which enables the structured reasoning on the timing behaviour of these hybrid architectures.

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Replication is a proven concept for increasing the availability of distributed systems. However, actively replicating every software component in distributed embedded systems may not be a feasible approach. Not only the available resources are often limited, but also the imposed overhead could significantly degrade the system's performance. The paper proposes heuristics to dynamically determine which components to replicate based on their significance to the system as a whole, its consequent number of passive replicas, and where to place those replicas in the network. The results show that the proposed heuristics achieve a reasonably higher system's availability than static offline decisions when lower replication ratios are imposed due to resource or cost limitations. The paper introduces a novel approach to coordinate the activation of passive replicas in interdependent distributed environments. The proposed distributed coordination model reduces the complexity of the needed interactions among nodes and is faster to converge to a globally acceptable solution than a traditional centralised approach.