Dynamic analysis of the vehicle-structure interaction: a direct and efficient computer implementation

The simulation of the dynamic behavior of a structure subjected to sets of moving loads originated by vehicles whose structural behavior is also considered corresponds to a task not efficiently addressed by standard finite element packages. The capability of solving this type of problems has been introduced in the FEMIX 4.0 computational code by means of an integrated formulation, which includes equilibrium and compatibility equations, with unknowns that consist on displacements and interaction forces. Each system of linear equations is efficiently solved by considering the characteristics of each submatrix of the coefficient matrix

"Mayombe", de Pepetela, e "Jornada de África", de Manuel Alegre : aproximações e afastamentos : uma interleitura

Livro de homenagem à professora Maria Emília Ricardo Marque

Adding uncertainty to real-time programming

Dissertação de mestrado em Informatics EngineeringIn this dissertation we cover the implementation in Haskell of an interpreter for a while-language capable of handling both hybrid and probabilistic effects. The interpreter is supported by both operational and denotational semantics which were devised in this dissertation as well. We started by studying a pre-existing syntax and operational semantics of a programming language capable of performing wait calls and probabilistic choices through a random-number-generator. We then redefined this semantics to another one that is more suitable for statistical analysis in programming. Next we performed another iteration over these two semantics, more specifically we extended them to support full hybrid behaviour, traditionally used to encode interactions between digital devices and physical processes such as movement and time. We also devised two denotational semantics corresponding to the operational semantics mentioned before, as a way of providing a mathematical abstraction, through the use of monads, to the programs of our language. Not only this, we also implemented a domain specific language embedded into Haskell, which thus provides to the hybrid programmer all the expressive power that Haskell offers in addition to a palette of combinators designed specifically for the hybrid domain. Such gives rise to an expressivity power much greater than what the aforementioned while-language can provide. Lastly, we presented and analysed several deterministic hybrid programs, such as cruise controllers, and added subtle probabilistic elements to them that reflect certain real-word scenarios. Such an addition lead from one possible execution to several possible executions; and most notably some of the latter revealed safety issues introduced by the probabilistic elements. All in all this dissertation has both theoretical and practical contributions that form a stepping stone towards a rigorous engineering discipline of probabilistic hybrid systems.Através desta dissertação descrevemos uma implementação em Haskell de um interpretador para uma linguage while capaz de lidar tanto com o efeito híbrido como com o efeito probabilístico. O interpretador é suportado por semânticas operacionais e denotacionais que foram definidas também nesta dissertação. Primeiramente, abordamos uma sintaxe e semântica operacional pré-existentes de uma linguagem capaz de realizar chamadas de espera e escolhas probabilísticas, através de um gerador de números aleatórios. De seguida, redefinimos esta semântica numa outra que é mais apropriada para a análise estatística dos programas. Consequentemente, realizamos uma outra iteração sobre estas semânticas sendo que as estendemos para suportarem totalmente o comportamento híbrido, tradicionalmente utilizado para representar interações entre dispositivos digitais e físicos, tais como movimento e tempo. Criámos também duas semânticas denotacionais, correspondentes às semânticas anteriores, de modo a fornecer uma abstração matemática, através da utilização de mónadas, para os possíveis programas da nossa linguagem. Para além disto, foi implementada uma domain specific language incorporada em Haskell, o que providencia ao programador híbrido todo o poder que o Haskell oferece conjugado com combinadores definidos especialmente para o domínio híbrido. Tal dá origem a um poder expressivo muito maior do que aquele que a linguagem while supramencionada pode providenciar. Por fim, abordaram-se vários exemplos de programas híbridos determinísticos, tais como sistemas de cruise control, aos quais foram adicionados elementos probabilísticos subtis que refletem cenários do mundo real. Esta adição fez com que fossemos de uma execução para uma variedade de execuções possíveis; e mais notávelmente alguns dos sistemas revelaram problemas relacionados com a segurança quando os elementos probabílisticos foram introduzidos. Em suma, esta dissertação apresenta contribuições teóricas e práticas que se traduzem num passo em direção a uma dísciplina de engenharia rigorosa sobre sístemas híbridos probabilísticos.This work was financed by National Funds through FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia, I.P. (Portuguese Foundation for Science and Technology) within the project IBEX, with reference PTDC/CCI-COM/4280/2021.The author was also financed by National Funds through the Portuguese funding agency, FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia, within project LA/P/0063/2020

Onde aplicar o poder nacional: defi nição de prioridades

Num mundo cada vez mais interligado pode-se afi rmar que os eventos que se desenrolam de um lado do globo irão afectar o lado oposto. Abundam provas desta situação, tanto no mundo da economia, como nas relações internacionais. Neste ambiente, até uma superpotência, como os Estados Unidos da América, encontra-se limitado na sua busca de fazer valer a sua infl uência ao nível global, principalmente pois esse objectivo é idêntico ao de outros actores. Um pequeno estado, como Portugal, com muito menos recursos e a braços com uma difícil situação económica, vê-se face a uma situação ainda mais complexa. Em virtude dessa situação, Portugal possui uma necessidade ainda mais premente de prever e conseguir lidar com as situações que possam surgir. A sua posição de maior fragilidade torna-o mais susceptível às ondas de choque que percorrem o sistema internacional como consequência de eventos distantes. Nesta situação, um pequeno estado tem a necessidade de aplicar a sua infl uência nos locais que lhe são de maior interesse, enquanto simultaneamente tenta prever e precaver-se contra eventos que possam limitar a sua liberdade de acção para implementar a sua Estratégia Nacional. De modo a perceber como um pequeno estado defi ne as suas prioridades, as organiza entre si e aplica o seu poder nacional para lhes dar resposta, este artigo aborda inicialmente os conceitos base de objectivo nacional, interesse nacional e poder nacional. Seguidamente propõe-se uma possível sistematização para uma escala de prioridade para os interesses nacionais e elaboram-se algumas considerações sobre a aplicação do poder nacional

Towards a typed linear algebra formal semantics for spreadsheets

Dissertação de mestrado em Informatics EngineeringThis master dissertation addresses the problem of spreadsheet errors by using typed linear algebra in spreadsheet design. The study builds on previous efforts to solve this issue and presents an approach to improve the quality and reliability of spreadsheet systems. The outcome of this study shows that the adoption of a typed linear algebra approach in spreadsheet design can significantly reduce the risk of errors and improve the reliability of spreadsheet-based systems. The tool developed in this dissertation allows users to derive spreadsheet models in Haskell from formal specifications, which are then translated into a particular spreadsheet format. This process helps to ensure the accuracy and consistency of the generated spreadsheets, as it is based on precise and well typed specifications. Additionally, the use of typed linear algebra in the semantics of spreadsheet functions and constructions such as e.g. running totals provides a solid foundation for the correctness. Overall, the results of this study demonstrate the effectiveness of the typed linear algebra approach in improving the quality and reliability of spreadsheet systems.Esta dissertação de mestrado aborda o problema de erros em folhas de cálculo, utilizando álgebra linear tipada no design de folhas de cálculo. O estudo baseia-se em esforços anteriores para resolver esta questão e apresenta uma abordagem para melhorar a qualidade e a confiabilidade de sistemas de folha de cálculo. Os resultados deste estudo mostram que a introdução de uma abordagem de álgebra linear tipada no design de folhas de cálculo pode reduzir significativamente o risco de erros e melhorar a confiabilidade dos sistemas de folhas de cálculo. A ferramenta desenvolvida nesta dissertação permite que os utilizadores criem especificações em Haskell de folhas de cálculo, que são então traduzidas para uma folha de cálculo correspondente. Este processo ajuda a garantir a precisão e a consistência da folha de cálculo gerada, pois ela é baseada numa especificação precisa e bem definida. Além disso, o uso de álgebra linear tipada na semântica de funções de folhas de cálculo e construções, como totais acumulados, proporciona uma base sólida para a correção destes elementos. Em geral, os resultados deste estudo demonstram a eficácia da abordagem de álgebra linear tipada na melhoria da qualidade e confiabilidade dos sistemas de folhas de cálculo

Material Parameter Extraction from Reflection Measurements

Nucleo do trabalho finalizado. Resta Medições de validaçao e escrita do documento final

A Multi-Agent System Simulation Model for Trusted Local Energy Markets

The energy market and electric grid play a major role in everyday life. Most areas in modern society, such as: communication, health, transportation, the financial system and many others; require electrical energy to operate properly. Traditionally energy grids operate in a centralized manner. Consumers are connected to centralized utilities in the grid and energy flows from producers to Consumers. However, the rising in popularity in Renewable Energy Sources (RES) such as photovoltaic panels installed in households, small commerce and small industry wide spread the use of distributed energy generation, which the main energy grid was not designed to support. One of the possible solutions for this problem is the creation of a Local Energy Market (LeM). A LeM is a market that operates in a small physical area such as a neighborhood. Traditional consumers can become active market participants under a LeM. That is possible because the LeM is structured in such a way as to enable small-scale negotiations and energy exchanges between participants, who traditionally would only be final consumers. The LeM is capable of dealing with distributed energy generation from RES because negotiations and distribution happen at a local level, thus reducing problems with the main grid. Furthermore, the participation in the local market can reduce energy costs or even create profits for consumers, while contributing to easy the management of the grid and associated technical losses. This work explores the concept of LeM and is focused on two main objectives: designing and developing a system that allows the simulation of LeM, and designing and developing a mechanism that allows trusted negotiations in this market. To accomplish these objectives a Multi-Agent System (MAS) architecture is proposed to model and allow the simulation of LeM. Furthermore to support the market it is also proposed a trust model used to evaluate the behavior of participants and detecting faulty or malicious activities. The developed MAS models a LeM based on a Smart Grid, that is an energy grid with a cyber-physical system with smart meters and communications mechanisms. The MAS was developed with agents to model sensors, market participants and a Market Interaction Manager (MIM) agent that is responsible for managing the negotiations and for applying trust mechanisms. The trust mechanism was designed to attribute a dynamic trust value to each participant, which is reviewed during the all negotiation period. This evaluation of the participant’s trust is based on the analysis of historical data, contextual data, such as weather conditions, and by using forecasting methods to predict the participant expected behavior, allowing to penalize the ones that are exhibiting a questionable behavior in the market. A case study simulation was made with the objective of understanding how the proposed trust mechanism performed, and how the use of different forecasting methods can interfere with it. The results obtained allowed us to conclude that the trust methodology is able to update the trust of each participant, during the negotiation period, and when paired with a well performing forecasting mechanism it is able to achieve a trusted evaluation of the participants behavior. Taking into consideration these results we believe that the proposed trust methodology is capable of providing a valuable trust assessment when used by the MIM agent. This Master Thesis is developed within the scope of a project called Secure interactions and trusted Participation in local Electricity Trading (SPET), a FCT-SAICT2017 funded Research & Development project. SPET project envisions the development of a MAS that is designed to model and simulate the operations of a LeM, taking a focus on security and market trust necessary in this negotiation environment.O mercado de energia e a rede elétrica desempenham um papel importante na vida quotidiana da população. Grande parte das áreas da sociedade moderna, como é o caso da comunicação, transportes, saúde, sistema financeiro, entre outras; requer energia elétrica para funcionar corretamente. Tradicionalmente, as redes de energia operam de forma centralizada. Os consumidores estão conectados a fornecedores centralizados na rede e a energia é transferida dos produtores para os consumidores. No entanto, o aumento da popularidade das Fontes de Energia Renováveis (FER), como painéis fotovoltaicos instalados nas residências, pequeno comércio e pequena indústria, difundiu o uso da geração distribuída de energia, que a rede principal de energia não foi projetada para suportar. Uma das possíveis soluções para esse problema é a criação de um Mercado Local de Energia (MLe). Um MLe é um mercado que opera numa pequena área física, como uma vizinhança. Num MLe, os consumidores tradicionais têm a possibilidade de ser participantes ativos no mercado. Isto é possível porque o MLe está estruturado de forma a permitir negociações em pequena escala e trocas de energia entre os participantes, que tradicionalmente seriam apenas consumidores finais. O MLe é capaz de lidar com a geração de energia distribuída proveniente das FER, porque as negociações e a distribuição ocorrem a um nível local, reduzindo assim os problemas com a rede principal. Para além disso, a participação no mercado local pode reduzir os custos de energia ou até gerar lucros para os consumidores, contribuindo ainda para facilitar a gestão da rede e reduzir as perdas técnicas a ela associadas. Este trabalho explora o conceito de MLe e está focado em dois objetivos principais: projetar e desenvolver um sistema que permita a simulação de MLe, bem como um mecanismo que permita negociações confiáveis neste mercado. Para atingir estes objetivos, é proposta uma arquitetura de Sistema Multi-Agente (SMA) para modelar e permitir a simulação do MLe. Para além disso, para apoiar o mercado, também é proposto um modelo de confiança utilizado para avaliar o comportamento dos participantes e detetar falhas ou atividades maliciosas. O SMA desenvolvido modela um MLe com base numa Smart Grid, que é uma rede de energia com um sistema ciber-físico, com sensores inteligentes e mecanismos de comunicação. O SMA foi desenvolvido com agentes para modelar sensores, participantes do mercado e um agente Market Interaction Manager (MIM), responsável pela gestão das negociações e pela aplicação de mecanismos de confiança. O mecanismo de confiança foi projetado para atribuir um valor de confiança dinâmico a cada participante, que é adaptado durante todo o período de negociação. Essa avaliação da confiança do participante é baseada na análise de dados históricos, contextuais, como condições climatéricas, e no uso de métodos de previsão para antever o comportamento esperado do participante, permitindo penalizar aqueles que exibem um comportamento questionável no mercado. Foi realizada uma simulação de caso de estudo, com o objetivo de avaliar o desempenho do mecanismo de confiança proposto e de que forma é que o uso de diferentes métodos de previsão interfere neste desempenho. Os resultados obtidos permitiram concluir que a metodologia de confiança é capaz de atualizar a confiança de cada participante, durante o período de negociação e, quando combinada com um mecanismo de previsão com bom desempenho, é capaz de obter uma avaliação confiável do comportamento dos participantes. Tendo em consideração estes resultados, acreditamos que a metodologia de confiança proposta é capaz de fornecer uma avaliação de confiança valiosa quando usada pelo agente MIM. Esta tese de mestrado é desenvolvida no âmbito de um projeto chamado Secure interactions and trusted Participation in local Electricity Trading (SPET), um projeto de Investigação e Desenvolvimento (I&D) financiado pela FCT-SAICT2017. O projeto SPET tem como objetivo o desenvolvimento de um MAS para a modelação e simulação de MLe, tendo como foco a segurança e confiança necessárias neste ambiente de negociação

Exploring the impact of different cost heuristics in the allocation of safety integrity levels

Contemporary safety standards prescribe processes in which system safety requirements, captured early and expressed in the form of Safety Integrity Levels (SILs), are iteratively allocated to architectural elements. Different SILs reflect different requirements stringencies and consequently different development costs. Therefore, the allocation of safety requirements is not a simple problem of applying an allocation "algebra" as treated by most standards; it is a complex optimisation problem, one of finding a strategy that minimises cost whilst meeting safety requirements. One difficulty is the lack of a commonly agreed heuristic for how costs increase between SILs. In this paper, we define this important problem; then we take the example of an automotive system and using an automated approach show that different cost heuristics lead to different optimal SIL allocations. Without automation it would have been impossible to explore the vast space of allocations and to discuss the subtleties involved in this problem

Assisted assignment of automotive safety requirements

ISO 26262, a functional-safety standard, uses Automotive Safety Integrity Levels (ASILs) to assign safety requirements to automotive-system elements. System designers initially assign ASILs to system-level hazards and then allocate them to elements of the refined system architecture. Through ASIL decomposition, designers can divide a function & rsquo;s safety requirements among multiple components. However, in practice, manual ASIL decomposition is difficult and produces varying results. To overcome this problem, a new tool automates ASIL allocation and decomposition. It supports the system and software engineering life cycle by enabling users to efficiently allocate safety requirements regarding systematic failures in the design of critical embedded computer systems. The tool is applicable to industries with a similar concept of safety integrity levels. © 1984-2012 IEEE