Análisis frecuencial de sistemas de tiempo-real en sistemas ciber-físicos

• Autores: Aciti, Claudio Gustavo
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Cayssials, Ricardo; Todorovich, Elías
• Materia: Análisis frecuencial; Sistemas ciber-físicos; Sistemas de tiempo-real; Matemática computacional e industrial; Tesis de doctorado
• Institución: Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires

Se proponen herramientas de análisis frecuencial a sistemas de tiempo-real (STR) para caracterizar las perturbaciones que produce el jitter en las aplicaciones del dominio físico en sistemas ciber-físicos(CPS). Se define la distorsión armónica total como métrica para cuantificar la perturbación que el STR introduce en la respuesta de frecuencia del CPS. También se definen la perturbación de frecuencia fundamental y la perturbación de la energía disipada como métricas para cuantificar la perturbación introducida por el STR en la señal de actuación y en el resto del espectro de frecuencia, respectivamente. Se analizaron STR donde las tareas son implementadas como bucles infinitos que suspenden su ejecución un intervalo de tiempo igual al periodo, en forma similar a la realizada cuando se utilizan RTOS embebidos. También se analizaron STR, en los que las tareas son invocadas periódicamente conforme a los modelos generales de tiempo-real. Se analizaron las disciplinas de prioridades FPyEDF. El método de análisis propuesto permite evaluar el desempeño de un STR en aplicaciones ciber-físicas. Este método puede ser utilizado para verificación, diagnóstico, monitoreo y evaluación del sistema sin afectar su funcionamiento. Puede ser utilizado en sistemas concentrados o distribuidos de manera indistinta puesto que sólo requiere el registro de los tiempos en que se producen los muestreos de las entradas y la actualización de las salidas.
Frequency analysis tools for real-time systems (STR) are proposed to characterize the disturbances produced by jitter in physical domain applications in cyber-physical systems (CPS). Total harmonic distortion is defined as a metric to quantify the disturbance that the STR introduces into the frequency response of the CPS. Fundamental frequency disturbance and dissipated energy disturbance are also defined as metrics to quantify the disturbance introduced by the STR into the actuation signal and the rest of the frequency spectrum, respectively. STRs were analyzed where tasks are implemented as infinite loops that suspend their execution for a time interval equal to the period, in a similar way to that performed when embedded RTOS is used. STRs, in which tasks are periodically invoked according to general real-time models, were also analyzed. The FPyEDF priority disciplines were analyzed. The proposed analysis method allows evaluating the performance of an STR in cyber-physical applications. This method can be used for verification, diagnosis, monitoring and evaluation of the system without affecting its operation. It can be used in concentrated or distributed systems indistinctly since it only requires the recording of the times in which the inputs are sampled and the outputs updated.
Fil: Aciti, Claudio Gustavo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas; Argentina.
Fil: Cayssials, Ricardo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas; Argentina.
Fil: Todorovich, Elías. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas; Argentina.