عنوان پایان‌نامه
بهبود کارایی سیستمهای بلادرنگ درو کننده ی انرژی
- رشته تحصیلی
- مهندسی کامپیوتر -نرم افزار
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 47693;کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E 1841
- تاریخ دفاع
- ۱۷ بهمن ۱۳۸۹
- دانشجو
- مریم دهقان منشادی
- استاد راهنما
- مهدی کارگهی
- چکیده
- امروزه به دلیل افزایش استفاده از سیستمهای نهفته که معمولاً در مکان‌هایی کار گذاشته می‌شوند که امکان تعویض و یا شارژ کردن دوباره‌ی باتری آن‌ها امکان‌پذیر نیست، نیازمند منابع انرژی‌‌ای هستیم که بدون دخالت انسان بتوانند انرژی موردنیاز این سیستم‌ها را فراهم کنند. یکی از روش‌های تولید انرژی که اخیراً موردتوجه قرار گرفته است، درو کردن انرژی یعنی جمع‌آوری و تولید انرژی الکتریکی از منابع انرژی محیطی است. به علاوه به دلیل این‌که استفاده از انرژی‌های تجدیدناپذیر برای سیستم هزینه در پی خواهد داشت، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر محیطی علاوه بر این‌که مانع از تخریب محیط زیست می‌شوند، به تولید سیستمهایی با هزینه‌ی کمتر نیز کمک خواهند کرد. به دلیل این‌که انرژی‌های محیطی بی‌نهایت هستند و زمان و میزان تولید آن‌ها نیز از یک الگوی کاملاً مشخص پیروی نمی‌کند، برای بالا بردن کارایی سیستمهای درو کننده‌ی انرژی نیازمند طراحی و استفاده از تکنیک‌های مدیریت انرژی جدید هستیم. استفاده از تکنیک‌های مبتنی بر خصوصیات منابع انرژی محیطی به خصوص در سیستمهای بی‌درنگ دروکننده‌ی انرژی به دلیل محدودیت‌های زمانی‌ای که دارند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این پایان‌نامه سعی کرده‌ایم با ارائه‌ی الگوریتم‌های زمانبندی برای سیستمهای بی‌درنگ سخت و محکم دروکننده‌ی انرژی و هم‌چنین یک الگوریتم برای تعیین زمان گرفتن نقطه‌ی وارسی برای این سیستم‌ها، کارایی این سیستم‌ها را بهبود ببخشیم. الگوریتم ارائه شده برای سیستمهای بی‌درنگ محکم که منبع انرژی آن تنها انرژی محیطی است، یک الگوریتم بهینه برای کارهای دوره‌ای است. برای سیستم بی‌درنگ سخت که علاوه بر انرژی محیط از یک منبع انرژی کمکی مانند شبکه‌ی برق برای دوره‌هایی از زمان که انرژی محیط برای رسیدن کارها به موعدشان کافی نیست، استفاده می‌کند، با استفاده از تکنیک‌های کنترل بهینه برای سیستمهای پویا یک الگوریتم زمانبندی برای کارهای غیردوره‌ای ارائه شده است. به دلیل امکان بروز خطا در سیستمهای دروکننده‌ی انرژی به دلیل طبیعت غیر قابل پیش‌بینی انرژی‌های محیطی، در پایان یک الگوریتم برای تعیین مکان‌های گرفتن نقطه‌ی وارسی با در نظر گرفتن خصوصیات سیستمهای دروکننده‌ی انرژی ارائه شده است. الگوریتم‌های ارائه شده با استفاده از شبیه‌سازی ارزیابی شده و کارایی الگوریتم‌ها و بهبود نتایج در مقایسه با الگوریتم‌های موجود در قالب نمودارها و جداول ارائه شده است.
- Abstract
- Nowadays, due to increasing use of embedded systems and because these systems are deployed in places that replacing or recharging their batteries is not simple, they need new energy sources to provide their required energy without human interference. Recently, Energy harvesting techniques, i.e. the process of generating electrical energy from environmental energy sources, like solar energy, kinetic energy, wind energy, etc. are deemed a promising approach. Moreover, because non-renewable energies are expensive and dirty, exploiting renewable energy sources prevents destruction of our ambient environment and also decreases the system costs. Because environmental energies are unlimited and somehow unpredictable, we need new energy management techniques to improve the performance of energy harvesting systems. In real-time systems that have timing constraints, designing and using of new energy management techniques are more essential. In this thesis, we try to enhance the efficiency of energy harvesting systems by designing hard and firm real-time scheduling algorithms as well as an energy-aware fault recovery algorithm using checkpointing for energy harvesting systems. The proposed scheduling algorithm for firm real-time systems which only use harvested energy as their energy supply, is an optimal algorithm for periodic tasks. For hard real-time systems which in addition to an environmental energy source have a secondary energy source like gird, we proposed a scheduling approach for sporadic jobs. Because the harvested energy is unpredictable, the probability of fault occurrence in energy harvesting systems is higher than battery-operated ones. Therefore, we designed an energy-aware fault recovery algorithm to improve the reliability of such systems by checkpointing. At last, feasibility of the proposed approaches is demonstrated by means of simulation. The results of simulations are shown in the form of charts and table for each section.
