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Title: Contribuição ao uso de métodos formais no estudo de circuitos de eletrônica de potência.
Other Titles: Contribution to the use of formal methods in the study of power electronics circuits.
???metadata.dc.creator???: MIRANDA, Márcia Verônica Costa.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LIMA, Antonio Marcus Nogueira.
???metadata.dc.contributor.referee1???: CURY, José Eduardo Ribeiro.
???metadata.dc.contributor.referee2???: JOTA, Fábio Gonçalves.
???metadata.dc.contributor.referee3???: SILVA, Edison Roberto Cabral da.
???metadata.dc.contributor.referee4???: NEVES, Washington Luiz Araújo.
Keywords: Sistemas Híbridos;Circuito de Eletrônica de Potência;Métodos Formais;Autômatos Híbridos;Verificação Formal;Reprojeto do Controlador;Técnicas de Simulação;Hybrid Systems;Power Electronics Circuit;Formal Methods;Hybrid Automata;Formal Verification;Controller Redesign;Simulation Techniques
Issue Date: 24-Oct-2003
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: MIRANDA, Márcia Verônica Costa. Contribuição ao uso de métodos formais no estudo de circuitos de eletrônica de potência. 2003. 195f. (Tese) Doutorado em Engenharia Elétrica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande – Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2003.
???metadata.dc.description.resumo???: Esta tese propõe uma alternativa as técnicas de simulação, normalmente, utilizadas para a analise de circuitos de eletrônica de potencia (comumente constituídos de processadores de potencia e um controlador, chamado de conversor), as quais não garantem a correção global dos resultados obtidos para avaliar, por exemplo, o efeito de intervalos de condições iniciais e variação parametria nos componentes do circuito. Esta alternativa compreende a utilização de métodos formais para obter o modelo de circuitos de potencia e, a partir deste modelo, empregar técnicas para estudo, verificação do comportamento destes sistemas e também para o reprojeto de um novo controlador. Sabendo-se que um circuito de potencia exibe, em seu comportamento, dinâmicas contínuas e discretas, tipicas de sistemas híbridos, esta tese introduz um procedimento sistemático para obter o modelo matemático que captura o comportamento hibrido destes sistemas, na forma de automates híbridos. 0 modelo de automate hibrido obtido e baseado na representação da estrutura do conversor resultante de um método de montagem de blocos de elementos que representam os componentes deste conversor. 0 procedimento de modelagem permite tratar refinamentos de dispositivos semi-condutores do circuito e circuitos com incertezas nos valores do sinal de entrada, considerando tanto entrada constante como entrada variante no tempo. Uma vez obtido o automato hibrido, representando o modelo formal do circuito de eletrônica de potencia, foram implementados métodos de verificação de propriedades através da analise de alcancabilidade sobre o próprio espaço de estado hibrido do sistema. Os procedimentos de verificação, implementados nesta tese, possibilitam verificar propriedades, tais como: a compatibilidade dos valores de corrente e tensão nos componentes do circuito com os limites estabelecidos; a ocorrência de faltas ocasionadas quando os valores de corrente ou tensão nos dispositivos semi-condutores ultrapassam os limites de ruptura; o nível de tensão sobre o qual uma chave comutaria; a compatibilidade dos valores de tensão na carga com um dado valor de referenda de projeto; a conformidade dos valores de tensão e corrente em regime permanente como especificados, dentre outros. Foram implementados procedimentos para automaticamente reprojetar um novo controlador para satisfazer a uma dada especificação. O objetivo do reprojeto do controlador e garantir que todas as configurações alcançáveis do sistema levem a um conjunto de configurações seguras, como especificadas em seu projeto. Através desta abordagem de controle de sistemas híbridos, abre-se espaço para tratar uma ampla gama de problemas comuns na automação industrial, particularmente, circuitos de eletrônica de potencia.
Abstract: This thesis presents an alternative method to the simulation process of power electronic circuits, composed by power processors and a controller, named conversor. Computer simulations are normally used to analyze the behavior of power electronic circuits, and do not guarantee a reliable adjustment to the results attained while evaluating, for example, the effect of either any set of initial conditions or parametric deviation in the circuit components. The alternative technique proposed in this work comprehends the use of formal methods to obtain a model for power circuits, to analyze and verify the behavior of these systems, and to redesign a new controller from a set of desired specifications as well. Power electronic circuits exhibit a continuous and discrete dynamics, which is a typical feature of hybrid systems. This work introduces a systematic procedure to derive a mathematical model that captures the hybrid behavior of these systems as hybrid automata. The model of the hybrid automaton obtained is based on the representation of the structure of a converter, as a result of an assembly method of blocks that represent the components of such converter. The modeling procedure allows dealing with the improvement of semiconductor circuit devices as well as the existence of uncertainties in the input signal, for both constant and time variant input. Once obtained the hybrid automaton, which represents the formal model of the power circuit, methods are developed to verify its properties by using the reachability analysis on the hybrid system state-space itself. The methods of verification make possible the analysis of properties such as the compatibility of current and voltage values in the circuit components under specified limits, the fault occurrences when the current and voltage values exceeds the rupture limits, the voltage level necessary to turn on a semiconductor device, the compliance of the steady-state current and voltage values as desired, etc. Finally, methods to automatically redesign a controller were implemented. The controller goal is to guarantee that every reachable state of the system will converge to a set of reliable configurations, as specified in the design. By using this approach it is possible to get around several problems that may occur in the industrial automation, and in particular, concerning the power electronic circuits.
Keywords: Sistemas Híbridos
Circuito de Eletrônica de Potência
Métodos Formais
Autômatos Híbridos
Verificação Formal
Reprojeto do Controlador
Técnicas de Simulação
Hybrid Systems
Power Electronics Circuit
Formal Methods
Hybrid Automata
Formal Verification
Controller Redesign
Simulation Techniques
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/11871
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica.

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