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@PhDThesis{OliveiraJr:2015:EsEfSi,
               author = "Oliveira Junior, Eloy Martins de",
                title = "Estudo dos efeitos da sincroniza{\c{c}}{\~a}o sobre o 
                         transit{\'o}rio e a estabilidade de sistemas de controle por 
                         rede",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2015",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2015-05-27",
             keywords = "sincroniza{\c{c}}{\~a}o de rel{\'o}gios, sistemas de controle 
                         por redes, IEEE 1588, Welch-Lynch, sistemas de tempo real, clock 
                         synchronization, networked control systems, real time systems.",
             abstract = "Com o crescimento da complexidade e integra{\c{c}}{\~a}o dos 
                         sistemas, a sincroniza{\c{c}}{\~a}o torna-se cada vez mais 
                         importante, pois a de-sincroniza{\c{c}}{\~a}o em tempo ou em 
                         fase pode causar falhas graves ou at{\'e} catastr{\'o}ficas. 
                         Particularmente, a sincroniza{\c{c}}{\~a}o de tempo, ou de fase, 
                         {\'e} um aspecto muito importante para se atingir alto 
                         desempenho, confiabilidade e determinismo em sistemas de controle 
                         por rede. A implementa{\c{c}}{\~a}o distribu{\'{\i}}da, a 
                         integra{\c{c}}{\~a}o de sistemas, a complexidade e o aumento do 
                         requisito de confiabilidade tornam diversos problemas que antes 
                         n{\~a}o eram importantes, agora relevantes; demandando o 
                         desenvolvimento de novas tecnologias, t{\'e}cnicas e algoritmos. 
                         Dentre estes problemas est{\'a} {\`a} sincroniza{\c{c}}{\~a}o 
                         de tempo entre diversas entidades de uma implementa{\c{c}}{\~a}o 
                         distribu{\'{\i}}da e como estas solu{\c{c}}{\~o}es influenciam 
                         o desempenho de sistemas de controle por rede. Esta tese estuda os 
                         efeitos da sincroniza{\c{c}}{\~a}o de rel{\'o}gios sobre o 
                         transit{\'o}rio e a estabilidade de sistemas de controle por 
                         rede, principalmente no {\^a}mbito de sistemas com ciclo de vida 
                         extenso tal como o espacial. O trabalho prop{\~o}e-se um conjunto 
                         de algoritmos reconfigur{\'a}veis e suaviz{\'a}veis de 
                         sincroniza{\c{c}}{\~a}o com m{\'e}trica mista (Precis{\~a}o, 
                         Exatid{\~a}o e Controle) corrigindo os vieses iniciais, os vieses 
                         instant{\^a}neos causados pela deriva dos rel{\'o}gios locais e 
                         tamb{\'e}m a deriva dos rel{\'o}gios l{\'o}gicos, utilizando 
                         t{\'e}cnicas de amortiza{\c{c}}{\~a}o das descontinuidades de 
                         tempo durante o ajuste dos rel{\'o}gios. Ainda prop{\~o}e a 
                         aplica{\c{c}}{\~a}o da t{\'e}cnica 
                         \${{"}}\$cross-fading\${{"}}\$ para amortizar a 
                         descontinuidade de tempo dos algoritmos de 
                         sincroniza{\c{c}}{\~a}o de rel{\'o}gios, analisando o uso de 
                         tr{\^e}s tipos de fun{\c{c}}{\~o}es amortizadoras (degrau, 
                         rampa e exponencial). Tamb{\'e}m analisa-se e valida-se o 
                         conjunto de algoritmos (ReS, PReS, AReS, PAReS) de 
                         sincroniza{\c{c}}{\~a}o de rel{\'o}gios sobre um sistema de 
                         controle por redes comparando os resultados com os algoritmos FTM, 
                         PTP e SR, abordando o problema atrav{\'e}s de teoria, 
                         an{\'a}lise, controle e simula{\c{c}}{\~a}o. Al{\'e}m disso, 
                         prop{\~o}e um modelo em espa{\c{c}}o de estados de 
                         sincroniza{\c{c}}{\~a}o de rel{\'o}gios que faz a ponte entre o 
                         mundo do controle e o mundo da sincroniza{\c{c}}{\~a}o de 
                         rel{\'o}gios. O conjunto de algoritmos ReS melhorou o desempenho 
                         tanto da sincroniza{\c{c}}{\~a}o quanto do sistema de controle. 
                         As m{\'e}tricas mistas de precis{\~a}o, exatid{\~a}o e controle 
                         sobre um algoritmo de reconfigura{\c{c}}{\~a}o e suaviz{\'a}vel 
                         demonstraram ser uma abordagem a ser seguida no projeto de 
                         algoritmos de sincroniza{\c{c}}{\~a}o de rel{\'o}gios para 
                         sistemas de controle por redes. A verifica{\c{c}}{\~a}o e 
                         valida{\c{c}}{\~a}o sobre dos algoritmos propostos no NCS foram 
                         feitas atrav{\'e}s de simula{\c{c}}{\~o}es desenvolvidas no 
                         ambiente Matlab/Simulink com ajuda da ferramenta TrueTime. 
                         ABSTRACT: With the growing complexity and integration of systems, 
                         synchronization becomes increasingly important, as the time or 
                         phase de-synchronization can cause serious or even catastrophic 
                         failures. Time or phase synchronization is a very important aspect 
                         to achieve high performance, reliability and determinism in 
                         networked control systems. Therefore, this work studies the 
                         effects of synchronization on the transient and stability of 
                         networked control systems. The distributed approach the systems 
                         integration, the complexity and the increase in reliability turns 
                         relevant several problems as the time synchronization problem of 
                         distributed systems and their effects on the performance of 
                         networked control systems, requiring the development of new 
                         techniques and algorithms. This thesis studies the effects of the 
                         synchronization on the transient and stability of networked 
                         control systems, mainly in the framework of systems with extended 
                         life cycle such as space systems. The work proposes a set of 
                         reconfigurable and smoothable clock synchronization algorithms 
                         with multiple metrics (Precision, Accuracy and Control) correcting 
                         the initial offset, offsets caused by the drift of local clocks 
                         and also the drift of the logical clocks, using amortization 
                         techniques to time discontinuities problem during the clock 
                         adjustments. The cross-fading technique is proposed to amortize 
                         the time discontinuity of clock synchronization algorithms, using 
                         at least three types amortized functions (step, ramp and 
                         exponential). Further, this thesis analyzes and validates the set 
                         of clock synchronization algorithms (ReS, PReS, AReS, PAReS) on a 
                         networked control system comparing the results with the FTM, PTP 
                         and SR clock synchronization algorithms, by means of theory, 
                         analysis, control and simulation. In addition, it is proposed a 
                         first clock synchronization model in state space to bridge the gap 
                         between the control world and clock synchronization world. The set 
                         of ReS algorithms improves the performance of both synchronization 
                         and control system. Multiple metrics as precision, accuracy and 
                         control on a reconfigurable and smoothable algorithm proved itself 
                         to be a good approach to be used in the design of clock 
                         synchronization algorithms for network control systems. The 
                         verification and validation of the proposed algorithms on the NCS 
                         were made through simulations developed in Matlab/Simulink 
                         environment with the help of TrueTime toolbox.",
            committee = "Ricci, Mario Cesar (presidente) and Souza, Marcelo Lopes de 
                         Oliveira e (orientador) and Milani, Paulo Gi{\'a}como and Souza, 
                         Luiz Carlos Gadelha de and Moreira, Fernando Jos{\'e} de Oliveira 
                         and Valdivia, Rolf Henry Vargas",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Study of the effects of the sincronization on the transient and 
                         stability of networked control systems",
             language = "pt",
                pages = "467",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3JGJC7E",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3JGJC7E",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "26 nov. 2020"
}


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