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.

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.

Simulació de xarxes i sistemes informàtics

Al llarg d'aquest projecte, s'introduiran, en primer lloc, conceptes generals de sistemes, models i simulació de sistemes. A continuació, s'aprofundirà en la simulació de sistemes informàtics i xarxes, realitzant una comparativa de tres entorns de simulació de xarxes i una simulació pràctica utilitzant un d'ells.

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

RESUM 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.

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.

Exploring unfrequent events with accelerated molecular dynamics simulations: from photochemistry to drug design

La meva incorporació al grup de recerca del Prof. McCammon (University of California San Diego) en qualitat d’investigador post doctoral amb una beca Beatriu de Pinós, va tenir lloc el passat 1 de desembre de 2010; on vaig dur a terme les meves tasques de recerca fins al darrer 1 d’abril de 2012. El Prof. McCammon és un referent mundial en l’aplicació de simulacions de dinàmica molecular (MD) en sistemes biològics d’interès humà. La contribució més important del Prof. McCammon en la simulació de sistemes biològics és el desenvolupament del mètode de dinàmiques moleculars accelerades (AMD). Les simulacions MD convencionals, les quals estan limitades a l’escala de temps del nanosegon (~10-9s), no son adients per l’estudi de sistemes biològics rellevants a escales de temps mes llargues (μs, ms...). AMD permet explorar fenòmens moleculars poc freqüents però que son clau per l’enteniment de molts sistemes biològics; fenòmens que no podrien ser observats d’un altre manera. Durant la meva estada a la “University of California San Diego”, vaig treballar en diferent aplicacions de les simulacions AMD, incloent fotoquímica i disseny de fàrmacs per ordinador. Concretament, primer vaig desenvolupar amb èxit una combinació dels mètodes AMD i simulacions Car-Parrinello per millorar l’exploració de camins de desactivació (interseccions còniques) en reaccions químiques fotoactivades. En segon lloc, vaig aplicar tècniques estadístiques (Replica Exchange) amb AMD en la descripció d’interaccions proteïna-lligand. Finalment, vaig dur a terme un estudi de disseny de fàrmacs per ordinador en la proteïna-G Rho (involucrada en el desenvolupament de càncer humà) combinant anàlisis estructurals i simulacions AMD. Els projectes en els quals he participat han estat publicats (o estan encara en procés de revisió) en diferents revistes científiques, i han estat presentats en diferents congressos internacionals. La memòria inclosa a continuació conté més detalls de cada projecte esmentat.

Second-order parameter estimation

This work provides a general framework for the design of second-order blind estimators without adopting anyapproximation about the observation statistics or the a prioridistribution of the parameters. The proposed solution is obtainedminimizing the estimator variance subject to some constraints onthe estimator bias. The resulting optimal estimator is found todepend on the observation fourth-order moments that can be calculatedanalytically from the known signal model. Unfortunately,in most cases, the performance of this estimator is severely limitedby the residual bias inherent to nonlinear estimation problems.To overcome this limitation, the second-order minimum varianceunbiased estimator is deduced from the general solution by assumingaccurate prior information on the vector of parameters.This small-error approximation is adopted to design iterativeestimators or trackers. It is shown that the associated varianceconstitutes the lower bound for the variance of any unbiasedestimator based on the sample covariance matrix.The paper formulation is then applied to track the angle-of-arrival(AoA) of multiple digitally-modulated sources by means ofa uniform linear array. The optimal second-order tracker is comparedwith the classical maximum likelihood (ML) blind methodsthat are shown to be quadratic in the observed data as well. Simulationshave confirmed that the discrete nature of the transmittedsymbols can be exploited to improve considerably the discriminationof near sources in medium-to-high SNR scenarios.

Simulació d'un sistema dinàmic: el creixement del pi blanc i la seva resposta davant dels incendis

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2006. La capacitat d’entendre i predir sistemes naturals ha rebut un suport important gràcies als ordinadors i, amb ells, la capacitat de simular processos. En aquest cas es concreta en la creació d’un model de simulació pel creixement del pi blanc i la seva regeneració després d’un incendi. En una primera part es fa una aproximació des de l’àmbit de la biologia a aspectes com la successió forestal, els incendis forestals i la descripció del pi blanc i la seva regeneració després d’un incendi. L’última part té una vessant més tecnològica, explicant la simulació, i en concret, l’autòmat cel•lular. Aquest és el tipus que s’ha emprat per a la realització d’un programa de simulació que no s’inclou aquí.

Simulació d'un sistema OFDM per a canals mòbils selectius en freqüència

La següent memòria pretén recollir com simular un sistema amb modulació multiportadora; en concret OFDM, per a canals mòbils. L’estudi contempla la capa física del sistema, que s’encarrega de transmetre les cadenes de bits d’informació entre els transmissor i el receptor. L’objectiu és simular el sistema OFDM per a canals mòbils, veure com es comporta i discutir els diferents factors que influeixen en la qualitat de l’enllaç.

Plataforma per a la simulació de xarxes de sensors

Aquest projecte descriu una plataforma de simulació per a xarxes de sensors des de la perspectiva dels sistemes multi-agents. La plataforma s'ha dissenyat per facilitar la simulació de diferents aplicacions concretes de xarxes de sensors. A més, s'ha entregat com a artefacte del projecte IEA (Institucions Electròniques Autònomes, TIN2006-15662-C02-0) de l'IIIACSIC. Dins l'entorn de l'IEA, aquesta és l'eina que aporta les capacitats de simulació per donar suport al disseny d'algorismes adaptatius per a xarxes de sensors.

Estudi i aplicació de les tècniques de simulació en una xarxa distribuïda

L'objectiu d'aquest treball és veure com s'apliquen aquestes tècniques en l'estudi d'un sistema informàtic distribuït

Simulació mitjançant tècniques CFD d'una culata per al motor del vehicle de baix consum "Àliga-EPS-UdG"

El projecte pretén estudiar i quantificar les restriccions creades al fluid en circular pelsconductes d’admissió i escapament de la culata del motor del vehicle Àliga. L’estudi consta de quatre etapes: estudi de les restriccions actuals dels sistemes d’admissió i escapament; anàlisi dels resultats de la culata de sèrie i proposta de millores aplicables al model real; càlcul de les restriccions creades pels models millorats, i finalment, estudi comparatiu dels resultats obtinguts, interpretant els resultats dels principals paràmetres a analitzar

Energy Management for Stand-Alone Renewable Energy Systems (E-MAN-RES). Simulacions de sistemes.

L’objecte del present informe és la descripció dels treballs duts a terme en l’Activitat 2 del projecte E-MAN-RES: models de simulació i càlcul per optimització i anàlisi de sensibilitat de la gestió de la demanda, per part de la Universitat Politècnica de Catalunya.

Creació d’un model de simulació pels propulsors del robot submarí Girona 500 mitjançant CFD

S’arriba a un acord entre el grup de recerca GREFEMA i ViCOROB per estudiar els propulsors de palesutilitzats fins a l’actualitat en el robot submarí Girona 500, de forma que el model creatserveixi d’eina per apoder estudiar qualsevol tipus de propulsor que es vulgui fer servir.Es crearà un model de simulació amb CFD d’ANSYS per tal de poder recrear qualsevol situació ambqualsevol model de propulsor que es vulgui emprar, estalviant en costos de compra o fabricació, a mésd’evitar un muntatge experimental que pot no ser del tot fiable.A partir de geometries de propulsors de pales comercials existents es realitzarà una simulació amb elprograma de dinàmica de fluids computacional (CFD) d’ANSYS.La informació proporcionada per l’eina de simulació es compararan amb els resultats obtinguts de formaempírica a les instal•lacions del Parc Científic i Tecnològic de la Universitat de Girona i amb el model teòric.D’aquesta forma, es comprovarà la bondat de la simulació i es validarà el model numèric utilitzat

Anàlisi hidrodinàmic de vehicles submarins mitjançant eines de simulació CFD

El grup VICOROB de la UdG té una àmplia experiència en l’àmbit dels vehicles irobots submarins, amb diferents prototips degudament validats experimentalment.L’interès d’aquest grup de recerca és anar més enllà i conèixer exactament elcomportament del vehicle dins de l’aigua.El grup VICOROB disposa d’un vehicle subaquàtic, l’anomenat GIRONA 500 que haestat dissenyat com una plataformad'investigació amb capacitat per tornara configurar-se per a moltes aplicacionsdiferents, que van des dels clàssicssonar i servei d’imatges de vídeo fins atasques d'intervenció autònomesdifícilsL’objectiu és d’aquest projecte és obtenir a partir de la geometria real del vehicleGIRONA 500 els coeficients hidrodinàmics del submarí complet i de solamentl’estructura per així conèixer l’efecte hidrodinàmic del nombre de propulsors acoblats alrespectiu vehicle aquàtic