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Please use this identifier to cite or link to this item: http://tede.unioeste.br/handle/tede/4045
Tipo do documento: Dissertação
Title: Verificação formal aplicada à análise de confiabilidade de sistemas hidráulicos
Other Titles: Formal verification applied to reliability analysis of hydraulic systems
Autor: Bozz, Claudia Beatriz 
Primeiro orientador: Kunz, Guilherme de Oliveira
Primeiro membro da banca: Frigo, Jiam Pires
Segundo membro da banca: Battistella, Sandro
Terceiro membro da banca: Reginatto, Romeu
Resumo: Sistemas de tempo real que possuem comportamento contínuo associado com elementos de características discretas são chamados de sistemas híbridos. Dentre estes, nesta pesquisa de mestrado, optou-se pelo emprego de um sistema hidráulico como objeto de estudo a fim de realizar a análise de confiabilidade do mesmo a partir de modelagem e verificação formal. Por mais que diversos modelos para a análise de confiabilidade de sistemas complexos tenham sido propostos na literatura, a maioria não são adequados para representar sistemas em que o comportamento é expresso em variáveis contínuas, como é o caso dos sistemas híbridos. De modo geral, para a análise de sistemas, a simulação e os testes experimentais são comumente utilizados, e geram apenas resultados aproximados a partir de uma grande quantidade de amostras. Para eliminar as limitações destas técnicas, a verificação formal é uma alternativa eficaz, visto que é caracterizada por realizar uma varredura em todos os estados possíveis do sistema de forma automática, verificando o comportamento como um todo do mesmo. Neste trabalho, foi utilizada a ferramenta computacional UPPAAL STRATEGO para a modelagem por autômatos estocásticos híbridos e verificação dos modelos, tanto verificação formal clássica como estatística. Um modelo padrão (benchmark) foi utilizado como objeto de estudo. Inicialmente o sistema foi modelado e seu comportamento (físico e controlado) verificado através da simulação e verificação formal (especificação de propriedades e verificação de modelos). Os parâmetros de confiabilidade obtidos na análise estatística de falha do sistema foram comparados com outros existentes na literatura, apresentado uma dispersão inferior a 2,5%, logo pôde se verificar que a metodologia empregada e os modelos construídos foram adequados para análise de confiabilidade deste sistema hibrido. Em uma segunda etapa do trabalho, foi modificada a distribuição de probabilidade de falha dos componentes, a fim de tornar o sistema mais fidedigno com sistemas hidráulicos reais, e estimar o tempo médio entre manutenções (MTBM – Mean Time Between Maintenance) ideal deste sistema. Portanto, conclui-se que a metodologia empregada foi adequada para realizar a análise de confiabilidade do sistema hidráulico, sendo efetivo levantar os parâmetros de confiabilidade através da verificação de modelos.
Abstract: Real time systems that have continuous behavior associated with discrete elements are called hybrid systems. Among them, in this master’s research, a hydraulic system has been chosen as an object of study in order to perform the reliability analysis of it through modeling and formal verification. Much as several models for the reliability analysis of complex systems have been proposed in the literature, most of them are not suitable to represent the system when its behavior needs to be expressed by means of continuous variables, like the case of hybrid systems. Generally, simulation and experimental testing are used to analyze systems, and they give only approximate results from a large amount of samples. To eliminate the limitations of these techniques, the formal verification is an effective alternative, since it is characterized by performing a sweep in all possible states of the system automatically, verifying the behavior as a whole. The UPPAAL STRATEGO toolkit for modelling by stochastic hybrid automata and model checking has been used in this work, both classic formal verification and statistical formal verification. A benckmark has been used as object of study. Initially, the system has been modelling and its behavior (physical and controlled) verified through simulation and formal verification (property specification and model checking). The reliability parameters obtained in the statistical analysis of the system failures have been compared with results of literature, presenting a dispersion less than 2.5%, so it can be verify that the methodology used and the models constructed were adequate to analyze the reliability of this system hybrid.In a second step of this work, the probability distribution of failure of the components have been modified, in order to become the system more reliable with real hydraulic systems, and estimate the optimum mean time between maintenance (MTBM) of this system. Thus, it’s possible to conclude that the methodology is adequate to perform the reliability analysis of the hydraulic system, being that model checking is effective to estimate the reliability parameters of the hydraulic system.
Keywords: Autômatos híbridos
Model checking
Verificação formal estatística
Disponibilidade
Manutenção
Hybrid automata
Model Checking
Statistical formal verification
Availability
Maintenance
CNPq areas: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Engenharias e Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Computação
Campun: Foz do Iguaçu
Citation: BOZZ, Claudia Beatriz. Verificação formal aplicada à análise de confiabilidade de sistemas hidráulicos. 2018. 113 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Foz do Iguaçu, 2018.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://tede.unioeste.br/handle/tede/4045
Issue Date: 26-Jul-2018
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação (FOZ)

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