DoktoregoTesiak-Ingeniaritza
https://hdl.handle.net/20.500.11984/469
2024-03-29T02:09:33ZUniversity-business cooperation: a look at the organisational context-related factors that shape cooperation activities in basque manufacturing SMES
https://hdl.handle.net/20.500.11984/6256
University-business cooperation: a look at the organisational context-related factors that shape cooperation activities in basque manufacturing SMES
Vivar-Simon, Maria
The importance acquired by university-business cooperation (UBC) in R&D and innovation policies (Vick and Robertson, 2018) has led to the vast majority of the literature on UBC being analysed from this perspective (e.g. Bruneel, D´Este and Salter, 2010; Bodas Freitas, Geuna and Rossi, 2013; Plewa, Korff, Baaken, et al., 2013; Rosendo-Ríos, Ghauri and Zhang, 2016; Santos et al., 2020). However, cooperation between universities and business is manifest in a wide range of activities in relation to the three missions of the university: education, research and entrepreneurship (Galán-Muros and Plewa, 2016). For this reason, the almost exclusive focus of the literature on UBC towards R&D has biased existing knowledge about the organisational context-related factors that determine it. This limitation calls for the development of empirical studies that analyse UBC from a holistic perspective.
In order to address this research gap, this quantitative study identifies and explores the organisational factors that (i) differentiate cooperating from non-cooperating manufacturing SMEs, (ii) determine the likelihood of manufacturing SMEs' cooperation universities, and (iii) determine the levels of cooperation in different UBC activities.
Applying a questionnaire to a sample of 332 manufacturing SMEs located in the Autonomous Community of the Basque Country, the impact is analysed of organisational context-related factors – general business characteristics, business openness, R&D, lifelong learning, absorptive capacity (AC), innovation, and UBC willingness and support – on 14 types of UBC activities, identified and classified in the fields of education, research, valorisation and management (Davey et al., 2018).
Specifically, the study analyses the following UBC activities: (i) education: student mobility, curriculum co-design and co-delivery, dual education and lifelong learning; (ii) research: joint R&D, consultancy and staff mobility; (iii) valorisation: commercialisation of R&D results, academic entrepreneurship and student entrepreneurship; and (iv) management: governance, shared resources and support.
Due to the key role of AC, both in the literature on UBC and in the various fields related to knowledge and technology transfer (Cohen and Levinthal, 1990; Zahra and George, 2002; Jansen, Van Den Bosch and Volberda, 2005; Biedenbach, Marell and Vanyushyn, 2018; Flor, Cooper and Oltra, 2018), the study places special emphasis on clarifying the role of AC in the various UBC activities.
The data obtained has been analysed using several different statistical techniques, including logistic regression models, linear regression models and structural equation models.
The organisational context-related factors that determine both the probability and the levels of cooperation in the various UBC activities differ, with the importance of both the relationship aspects and the knowledge base and cognitive proximity of the companies to the university being noteworthy.; I+Gko eta berrikuntzako politiketan unibertsitateen eta enpresen arteko lankidetzak (UEL) hartu duen garrantziak (Vick and Robertson, 2018) eragin du UELari buruz idatzi den gehiena ikuspegi horretatik aztertu izana (adibidez, Bruneel, D´Este and Salter, 2010; Bodas Freitas, Geuna and Rossi, 2013; Plewa, Korff, Baaken, et al., 2013; Rosendo-Ríos, Ghauri and Zhang, 2016; Santos et al., 2020). Hala ere, unibertsitateen eta enpresen arteko lankidetza agerian geratzen da unibertsitatearen hiru misioei -hezkuntza, ikerketa eta ekintzailetza- lotutako jarduera sorta zabal batean (Galán-Muros and Plewa, 2016). Horregatik, UELari buruzko literaturak fokua ia modu esklusiboan I+Gan jarri izanak egin du lankidetza hori baldintzatzen duten antolaketa faktoreei buruzko ezagutza arlo horretara lerratua egotea. Mugapen hori dela eta, beharrezkotzat jotzen da UELa ikuspegi holistikotik aztertuko duten azterketa enpirikoak garatzea.
Ikerketa hutsune horri erantzuteko, azterlan kuantitatibo honekin jakin dezakegu zer antolaketa faktore diren (i) manufakturako ETE kooperanteak eta ez-kooperanteak bereizten dituztenak, (ii) manufaktura-ETEek unibertsitatearekin lankidetzan aritzeko duten probabilitatea zehazten dutenak, eta (iii) lankidetza jardueretako lankidetza mailak zehazten dituztenak, faktore horiek identifikatu eta aztertzen dituelako. Euskal Autonomia Erkidegoan dauden manufakturako ETE-en lagin bati (332 ETE) galdetegi bat aplikatu ondoren, aztertu da zer inpaktu duten enpresaren ezaugarri orokorrekin, kanpoko ezagutzara irekitzearekin, I+G arloarekin, etengabeko prestakuntzarekin, xurgatzeko gaitasunarekin, berrikuntzarekin eta UELarekiko jarrera eta laguntzarekin lotura duten antolaketa faktoreek hezkuntzaren, ikerketaren, balorizazioaren eta kudeaketaren esparruetan identifikatutako eta sailkatutako 14 lankidetza jardueratan (Davey et al., 2018). Zehazki, azterlanak honako lankidetza jarduera hauek aztertzen ditu: (i) hezkuntzan: ikasleen mugikortasuna, unibertsitateko curriculuma lankidetzan diseinatzea eta lankidetzan irakastea, prestakuntza dualeko eta etengabeko prestakuntzako programetan parte hartzea, (ii) ikerketan: I+Gko proiektuak batera garatzea, aholkularitza eta langileen mugikortasuna, (iii) balorizazioan: I+Gko emaitzen merkaturatzea, ekintzailetza akademikoa eta ikasleen ekintzailetza, eta (iv) kudeaketan: gobernantzan parte hartzea, partekatutako baliabideak izatea eta babesak.
Xurgatzeko gaitasunak UELaren literaturan zein ezagutzaren eta teknologiaren transferentziarekin lotura duten hainbat eremurekin duen funtsezko zeregina dela eta (Cohen and Levinthal, 1990; Zahra and George, 2002; Jansen, Van Den Bosch and Volberda, 2005; Biedenbach, Marell and Vanyushyn, 2018; Flor, Cooper and Oltra, 2018), ikerketak bereziki azpimarratzen du argitu beharra dagoela xurgatzeko gaitasunak lankidetza jarduera guztietan duen zeregina, operazional izateko duten ahalmenaren arabera.
Lortutako datuak hainbat teknika estatistikoren bidez aztertu dira; besteak beste, erregresio logistikoko ereduak, erregresio linealeko ereduak eta ekuazio estrukturalen ereduak.
Azterlan honen ondorioz, jardueretako lankidetza probabilitatea eta lankidetza mailak zehazten dituzten antolaketa faktoreak aldatu egiten dira, eta nabarmentzekoa da harremanek, ezagutza oinarriak eta enpresek unibertsitatearekiko duten hurbiltasun kognitiboak hartzen duten garrantzia.; La importancia adquirida por la cooperación universidad-empresa (CUE) en las políticas de I+D e innovación (Vick and Robertson, 2018) ha influido en que la gran mayoría de la literatura acerca de la CUE haya sido analizada desde esta perspectiva (p. ej. Bruneel, D´Este and Salter, 2010; Bodas Freitas, Geuna and Rossi, 2013; Plewa, Korff, Baaken, et al., 2013; Rosendo-Ríos, Ghauri and Zhang, 2016; Santos et al., 2020). Sin embargo, la cooperación entre las universidades y las empresas se hace patente en un amplio abanico de actividades en relación a las tres misiones de la universidad; la educación, la investigación y el emprendimiento (Galán-Muros and Plewa, 2016). Por esta razón, el enfoque casi exclusivo de la literatura de la CUE hacia la I+D ha sesgado el conocimiento existente acerca de los factores organizacionales que la determinan. Esta limitación hace una llamada al desarrollo de estudios empíricos que analicen la CUE desde una perspectiva holística.
Con la finalidad de responder a este vacío de investigación, el presente estudio cuantitativo identifica y explora los factores organizacionales que (i) diferencian a las pymes manufactureras cooperantes de las no cooperantes, (ii) determinan la probabilidad de cooperación de las pymes manufactureras con la universidad, y (iii) determinan los niveles de cooperación en las distintas actividades de cooperación. Tras la aplicación de un cuestionario a una muestra de 332 pymes manufactureras ubicadas en la Comunidad Autónoma del País Vasco, se analiza el impacto de los factores organizacionales relacionados con las características generales de la empresa, su apertura al conocimiento externo, la I+D, la formación continua, su capacidad de absorción (CA), la innovación, y su predisposición y apoyo a la CUE, en 14 tipos de actividades de cooperación, identificadas y clasificadas en los ámbitos de la educación, la investigación, la valorización y la gestión (Davey et al., 2018). Concretamente, el estudio analiza las siguientes actividades de cooperación (i) educación: movilidad de estudiantes, codiseño y coimpartición del curriculum universitario, participación en programas de formación dual y formación continua, (ii) investigación: desarrollo conjunto de proyectos de I+D, consultoría y movilidad de personal, (iii) valorización: comercialización de resultados de I+D, emprendimiento académico y emprendimiento estudiantil, y (iv) gestión: participación en gobernanza, disposición de recursos compartidos y patrocinios.
Debido al rol clave de la CA, tanto en la literatura de la CUE como en diversos campos relacionados con la transferencia del conocimiento y de la tecnología (Cohen and Levinthal, 1990; Zahra and George, 2002; Jansen, Van Den Bosch and Volberda, 2005; Biedenbach, Marell and Vanyushyn, 2018; Flor, Cooper and Oltra, 2018), el estudio hace especial hincapié en esclarecer el papel de la CA en las diversas actividades de cooperación en función de su operacionalización.
Los datos obtenidos han sido analizados mediante diversas técnicas estadísticas, entre las que se incluyen modelos de regresión logística, modelos de regresión lineal y modelos de ecuaciones estructurales.
Como resultado del presente estudio se observa que los factores organizacionales que determinan tanto la probabilidad como los niveles de cooperación en las diversas actividades varían, siendo destacable la importancia que adoptan tanto los aspectos relaciones como la base de conocimiento y la cercanía cognitiva de las empresas respecto a la universidad.
2021-01-01T00:00:00ZCaracterización y modelización del comportamiento mecánico de materiales compuestos de fibra continua con orientaciones no-convencionales fabricados mediante impresión 3D
https://hdl.handle.net/20.500.11984/6143
Caracterización y modelización del comportamiento mecánico de materiales compuestos de fibra continua con orientaciones no-convencionales fabricados mediante impresión 3D
Iragi, Mikel
The ambitious goal of zero emissions in the transport sector requires the development of new materials and technologies that can significantly contribute to weight reduction. Recent advances in Fused Filament Fabrication FFF extrusion 3D printing technology have made it possible to print continuous fibre-reinforced thermoplastics. This technology currently offers higher fibre bending capability than any other automated process. This makes it ideal for expanding the design and manufacturing spaces of steered-fibre composite materials for its application, for example, in components with structurally critical holes. This situation motivated the present thesis. The objective of the thesis is to characterise and model the mechanical behaviour of 3D printed continuous fibre composites for the design of structural components with non-conventional fibre orientations.
In this thesis the composition, microstructure and mechanical properties of both the constituents and the printed composite were characterised. For this purpose, standard experimental methods for the physical and mechanical characterisation of conventional composite materials were applied. Defects such as a large number of voids, non-homogeneous distribution of fibres and poor bonding between beads and layers were identified. These defects are the result of insufficient thermo-mechanical consolidation of the material during the printing process. The mechanical behaviour in the longitudinal direction is satisfactory; however, the mechanical performance under transverse and interlaminar loads, which is matrix-dominated, is highly influenced by the manufacturing defects. It is concluded that this process needs further development to be considered viable for high-performance structural applications. In this respect, it was observed that hot-pressing post-treatment improves significantly the interlaminar behaviour of the printed composite.
On the other hand, 3D printed Variable-Stiffness (VS) laminates were designed, manufactured and tested. A curvilinear function was used to describe the fibre trajectory, which enabled the parametrisation of a design-oriented meso-scale model based on the finite element method. Conventional stress-based models for the estimation of damage initiation and ultimate failure strengths were adapted to the characteristics of the 3D printed composite material. These models successfully reproduced the fibre-dominated behaviour of the printed laminate. Current commercial printers have severe limitations for fibre path planning, so the design had to be adapted to meet manufacturing requirements. The designed VS laminates improved significantly the open-hole tensile behaviour of the reference quasi-isotropic laminates, demonstrating that composite 3D printing is a suitable technology for the manufacture of lightweight components with small discontinuities.; Garraioaren sektorean zero emisioko erronka lortzeko, ibilgailuen pisua nabarmen murrizten lagundu dezaketen material eta teknologia berriak garatu behar dira. FFF Fused Filament Fabrication estrusio-teknologian berriki egindako aurrerapenei esker, zuntz jarraituz indartutako termoplastikoak inprimatu ahal dira. Teknologia honek, gaur egun zuntzak kurbatzeko beste edozein prozesu automatizatuk baino gaitasun handiagoa ematen du. Ezaugarri horri esker, ezin hobea da fibra-gidatudun material konposatuen diseinu- eta fabrikazio-espazioak handitzeko, adibidez, zulo estrukturalki kritikoak dituzten osagaietan aplikatzeko. Egoera horrek eragin zuen doktorego-tesi hau. Tesi honen helburua, 3D inprimaketaren bidez fabrikatutako zuntz jarraituko konpositeen portaera mekanikoa karakterizatzea eta modelizatzea da, zuntz orientazio ez-konbentzionalak dituzten osagai estrukturalak diseinatzeko.
Tesi honetan osagaien eta konposite inprimatuaren konposizioa, mikroegitura eta propietate mekanikoak karakterizatu ziren. Horretarako, ohiko konpositeen karakterizazio fisiko eta mekanikorako araututako teknika esperimentalak aplikatu ziren. Inprimatutako laminatuan fabrikazio-akatsak identifikatu ziren: porositate handia, zuntzen banaketa ez-homogeneoa, eta kordoien eta laminen arteko atxikidura baxua. Akats horiek, inprimaketa-prozesuan ematen den materialaren kontsolidazio termomekaniko urriaren ondorio dira. Zuntzen norabidean materialaren portaera mekanikoa egokia da; hala ere, matrizea nagusi den zeharkako eta laminarteko kargapeko portaeran fabrikazio-akatsek eragin handia dute, eta propietateak eskasak dira. Ezaugarri altuko aplikazio estrukturaletan bideragarritzat jotzeko FFF inprimaketa prozesuak garapen handiagoa behar duela ondorioztatzen da. Ildo horretan, ikusi zen beroan prentsatu ondoren nabarmen hobetzen dela konposite inprimatuaren laminarteko portaera.
Bestalde, zurruntasun aldakorreko VS (Variable-Stiffness) laminatuak diseinatu, fabrikatu eta probatu ziren. Funtzio kurboa erabili zen VS laminatuen zuntzaren ibilbidea deskribatzeko, eta, horrek, diseinura bideratutako meso eskalako elementu finituen eredua parametrizatzea ahalbidetu zuen. Materialaren hausturaren hasiera eta azken haustura aurreikusteko, tentsioegoeran oinarritutako eredu konbentzionalak erabili ziren, baina inprimatutako material konposatuaren ezaugarrietara egokituta. Eredu horiek, laminatu inprimatuaren zuntzak nagusi diren portaera zuzen aurreikusi zuten. Gaur egungo inprimagailu komertzialek muga handiak dituzte zuntzaren ibilbidea konfiguratzeko, eta, beraz, laminatuaren diseinua egokitu behar izan zen fabrikazio-baldintzak betetzeko. Diseinatutako VS laminatuek nabarmen hobetu zuten erreferentziazko laminatu kuasi-isotropoen trakziozko open-hole portaera. Honela, baieztatzen da 3D inprimaketa teknologia egokia dela etendura txikiak dituzten osagai arinak fabrikatzeko.; Alcanzar el ambicioso objetivo de cero emisiones en el sector del transporte requiere del desarrollo de nuevos materiales y tecnologías que puedan contribuir significativamente a la reducción de peso. Los recientes avances en la tecnología de impresión 3D por extrusión FFF Fused Filament Fabrication han hecho posible la impresión de termoplásticos reforzados con fibra continua. Esta tecnología ofrece actualmente una capacidad de curvado de fibras superior a la de cualquier otro proceso automatizado. Esto lo hace ideal para ampliar los espacios de diseño y fabricación de los materiales compuestos con fibra-dirigida para su aplicación, por ejemplo, en componentes con agujeros estructuralmente críticos. Esta situación ha motivado la presente tesis doctoral, cuyo objetivo es caracterizar y modelizar el comportamiento mecánico de composites de fibra continua fabricados mediante impresión 3D para el diseño de componentes estructurales con orientaciones de fibra no-convencionales.
En esta tesis se caracterizaron la composición, la microestructura y las propiedades mecánicas de los constituyentes y del composite impreso. Para ello, se aplicaron las técnicas experimentales normalizadas para la caracterización física y mecánica de los composites convencionales. Se identificaron defectos como un gran número de vacíos, una distribución no homogénea de fibras y una baja adhesión entre cordones y capas. Estos defectos son el resultado de una consolidación termomecánica insuficiente del material durante el proceso de impresión. El comportamiento mecánico en la dirección longitudinal es satisfactorio; sin embargo, el comportamiento bajo cargas transversales e interlaminares, dominado por la matriz, está muy influenciado por los defectos de fabricación. Se concluye que este proceso necesita un mayor desarrollo para ser considerado viable para aplicaciones estructurales de altas prestaciones. En este sentido, se observó que el postratamiento de prensado en caliente mejora significativamente el comportamiento interlaminar del composite impreso. Por otro lado, se diseñaron, fabricaron y ensayaron laminados impresos de rigidez-variable VS (Variable-Stiffness). Se utilizó una función curvilínea para describir la trayectoria de la fibra, lo que permitió parametrizar un modelo de elementos finitos a escala meso orientado al diseño. La predicción del inicio de daño y del fallo último se realizó utilizando modelos convencionales basados en el estado tensional de la lámina, pero adaptados a las características del material compuesto impreso. Estos modelos reprodujeron con éxito el comportamiento dominado por la fibra del laminado impreso. Las impresoras comerciales actuales presentan grandes limitaciones para la configuración de la trayectoria de la fibra, por lo que hubo que adaptar el diseño del laminado para cumplir los requisitos de fabricación.
Los laminados VS diseñados mejoraron significativamente el comportamiento open-hole a tracción de los laminados cuasi-isótropos de referencia, confirmando que la impresión 3D de composites es una tecnología apropiada para la fabricación de componentes ligeros con pequeñas discontinuidades.
2023-01-01T00:00:00ZSimulation-based Metamorphic Testing of Cyber-Physical Systems
https://hdl.handle.net/20.500.11984/6142
Simulation-based Metamorphic Testing of Cyber-Physical Systems
Ayerdi, Jon
Cyber-Physical Systems (CPSs) are heterogeneous systems in which software components and physical processes interact with each other. These systems have strict requirements that are difficult to verify, resulting in very costly verification processes which often lack automation. As CPSs and their requirements become more complex, development practices that still rely on manual intervention struggle to scale up. As such, there is a need to identify the fundamental problems that currently prevent the automation of those processes, and find solutions to them. One such problem is the inability to accurately define the expected behaviour of the systems for their verification, namely, the test oracle problem. Due to factors such as ambiguous requirements or non-determinism, testing activities for CPSs often involve human oracles, since automated oracles cannot be implemented without defining specific properties to verify.
Metamorphic Testing (MT) is an alternative verification approach which can be used to define test oracles. Instead of focusing on a single system execution, MT defines properties that compare the behaviours from two or more system executions with known relationships between their inputs and outputs, the so-called Metamorphic Relations (MRs).
This thesis aims to advance the current practice on testing CPSs by proposing methods that alleviate the test oracle problem by using MT. First, we present a general CPS DevOps architecture which will enable the automation of all the development tasks, focusing on the verification components where the MT techniques will be implemented. Second, we propose methods for identifying MRs for CPSs. On the one hand, we propose a pattern for performance-based MRs, which can be used to
instantiate MRs for specific CPSs more easily. On the other hand, we implement a fully-automated approach for generating MRs for a given system based on samples of correct and incorrect system behaviours. We implement two prototypes of this technique. The first prototype enables automatic performance MR generation for CPSs, given user-provided test execution pairs. The second prototype demonstrates the full automation of a generic whole MR generation process. Finally, we propose an optimization approach for MT, metamorphic test selection. The goal of this approach is to maximize the cost-effectiveness of MT by reducing the number of tests that need to be executed, which is important due to the high cost of executing CPSs.; Sistema ziber-fisikoak (CPSak) software-osagaiek eta prozesu fisikoek elkarri eragiten dioten sistemak dira. Sistema hauek balidatzeko zailak diren propietateak izan ohi dituzte, eta ondorioz sarritan automatizaziorik ez duten balidazio prozesuak izaten dituzte. CPSak eta heuren propietateak konplexuagoak bihurtzen diren heinean, interbentzio manualetan oinarritzen diren praktikek eskalatzeko harazoak izaten dituzte. Hori dela eta, prozesu horien automatizazioa eragozten duten oinarrizko arazoak identifikatu beharra dago, eta horiei irtenbideak bilatu. Arazo horietako bat sistemaren balidaziorako espero den portaera zehaztasunez definitzeko ezintasuna da, hau da, orakuluaren arazoa. Baldintza anbiguoak eta ez-determinismoa bezalako faktoreak direla eta, CPSetarako balidazioek askotan orakulu manualak izaten dituzte, orakulu automatizatuak ezin baitira inplementatu balidatzeko propietate zehatzik gabe. Metamorphic Testing (MT) orakuluak definitzeko erabil daitekeen balidazio teknika alternatibo bat da. Sistemaren exekuzio bakarra erabili beharrean, MTek bi exekuzio edo gehiagoren portaerak alderatzen dituzten propietateak definitzen ditu, haien sarrera eta irteeren arteko erlazio ezagunak dituztenak, erlazio metamorfikoak (MRs) deiturikoak. Tesi honen helburua CPSak balidatzeko egungo jardunbideak hobetzea da, MT teknika erabiliz orakuluaren arazoari irtenbidea hematen dioten metodoak proposatuz. Lehenik eta behin, sistemaren garapena automatizatzea ahalbidetuko duen CPS DevOps arkitektura orokor bat aurkezten dugu, MT teknikak implementatuko dituzten balidazio osagaietan zentratuz. Bigarrenik, CPSetarako MRak identifikatzeko metodoak proposatzen ditugu. Alde batetik, errendimendu metriketan oinarritutako MRetarako txantiloi bat proposatzen dugu, CPSetarako MRak errazago instantziatzeko erabil daitekeena. Bestalde, sistema baterako MRak sortzeko teknika automatizatu bat proposatzen dugu, sistemaren jokabide zuzen eta okerren laginetan oinarrituta. Teknika honen bi prototipo inplementatzen ditugu. Lehenengo prototipoak errendimendu metriketan oinarritutako MRen sorkuntza ahalbidetzen du CPSetarako, erabiltzaileek emandako test bikoteak erabiliz. Bigarren prototipoak MRak sortzeko prozesuaren automatizazio osoa demostratzen du. Azkenik, MTrako optimizazio bat proposatzen dugu, test metamorfikoen selekzioa. Teknika honen helburua exekutatu behar diren test kopurua murriztuz MTen eraginkortasuna handitzea da, eta hori garrantzitsua da CPSak exekutatzeko kostu handia dela eta.; Los sistemas cyber-físicos (CPSs) son sistemas heterogéneos en los que componentes de software y procesos físicos interactuan entre ellos. Estos sistemas tienen requisitos estrictos que son difíciles de verificar, lo que resulta en costosos procesos de verificación que no suelen estar automatizados. A medida que los CPSs y sus requisitos se vuelven más complejos, las prácticas del proceso de desarrollo que dependen de la intervención manual escalan cada vez peor. Debido a esto, hay una necesidad de identificar los problemas fundamentales que bloquean la automatización de estos procesos, así como de encontrar soluciones a estos problemas. Uno de estos problemas es la dificultad de definir el comportamiento esperado de los sistemas durante su verificación, lo que se conoce como el problema del oráculo. Debido a factores como los requisitos ambíguos o el no determinismo de los sistemas, las actividades de testeo para CPSs suelen involucrar oráculos humanos, puesto que la implementación de oráculos de testeo automatizados requiere la definición de propiedades específicas a verificar.
Metamorphic Testing (MT) es una técnica de verificación alternativa que permite definir oráculos de testeo. El lugar de centrarse en ejecuciones individuales del sistema, MT permite definir propiedades basadas en múltiples ejecuciones con relaciones específicas entre las entradas y salidas del sistema, las llamadas relaciones metamórficas (MRs).
Esta tesis tiene como objetivo avanzar en la práctica actual del testeo de sistemas cyber-físicos mediante la propuesta de métodos para aliviar el problema del oráculo de testeo mediante el uso de MT. En primer lugar, presentamos una arquitectura DevOps para CPSs que permitirá automatizar todas las tareas de desarrollo del sistema, centrandonos en los componentes de verificación en los que se integrarán las técnicas de MT. En segundo lugar, proponemos métodos para identificar MRs en CPSs. Por una parte, proponemos un patrón general para MRs basadas en métricas de rendimiento, el cual puede ayudar a instanciar MRs para CPSs concretos de forma más fácil. Por otra parte, implementamos una técnica completamente automática para generar MRs para cualquier sistema a partir de ejecuciones que demuestren su comportamiento correcto e incorrecto. Desarrollamos dos prototipos de esta técnica. El primer prototipo es capaz de generar MRs basadas en métricas de rendimiento de forma automática a partir de parejas de ejecuciones del sistema proporcionadas por los usuarios. El segundo prototipo demuestra la automatización completa del proceso de generación de MRs genéricas. Finalmente, proponemos una técnica de optimización para MT que consiste en la selección de testeos metamórficos. La finalidad de esta técnica es maximizar la eficiencia de MT mediante la reducción del número de testeos que tienen que ser ejecutados, lo cual es muy relevante dado el alto coste de ejecutar CPSs.
2022-01-01T00:00:00ZPartial Power Converters for DC-DC Applications
https://hdl.handle.net/20.500.11984/6141
Partial Power Converters for DC-DC Applications
Anzola, Jon
This thesis studies partial power processing (PPP) based architectures for DC-DC applications. This type of solutions aim to reduce the power processed by the power converter. This way, the power losses and the volume of the power converter is reduced. The work starts with an overview on the PPP strategies. In this sense, the different solutions found in the literature are classified into three main strategies: differential power converters, partial power converters (PPC) and mixed strategies. Due to their numerous applications and high efficiency results, the thesis focuses on the PPC architectures. PPC architectures are divided into two groups: input-parallel-output-series (IPOS) or input-series-output-parallel (ISOP) type architectures, and fractional charging converters (FCC) type architectures. The main difference between the IPOS-ISOP type architectures and the FCC is the fact that the former requires isolated topologies. This thesis analyses the benefits that both type of architectures bring in comparison to conventional full power converter architectures. Simulations and experimental results conclude that IPOS-ISOP type architectures are the most promising solution in terms of volume reduction, high efficiency and low cost. Then, three applications of IPOS-ISOP type PPC architectures are studied for future implementation: electric vessel, hydrogen generation and electric vehicle (EV) fast charging. Finally, a 50 kW PPC is designed and validated for EV charging. The converter consists of a dual active bridge and, due to the PPC configuration, it processes a maximum power of 5 kW. This way, the implementation of Silicon-based discrete devices is enabled. The converter achieves a peak efficiency of 99.47 %.; Tesi honek DC-DC aplikazioetarako potentziaren prozesamendu partzialean (partial power processing, PPP) oinarritutako arkitekturak aztertzen ditu. Horrelako arkitekturen helburua potentzia-bihurgailuak prozesatutako potentzia murriztea da. Horrela, bihurgailuaren potentzia-galerak eta bolumena murrizten dira. Lana PPP estrategiei buruzko ikuspegi orokor batekin hasten da. Alde horretatik, literaturan aurkitutako soluzioak hiru estrategia nagusitan sailkatzen dira: potentzia diferentzialeko bihurgailuak, potentzia partzialeko bihurgailuak (partial power converter PPC) eta estrategia mistoak. Bere aplikazio ugariengatik eta efizientzia handiko emaitzengatik, tesia PPC arkitekturetan zentratzen da. PPC arkitekturak bi multzotan banatzen dira: sarrera-paralelo-irteera-seriea motako (input-parallel-output-series, IPOS) edo sarrera-serie-irteera-paraleloa (input-serieoutput-parallel, ISOP) motako arkitekturak, eta karga zatikatuko bihurgailu motako arkitekturak (fractional charging converter, FCC). IPOS-ISOP motako arkitekturen eta FCC arkitekturen arteko desberdintasun nagusia da lehenengoek topologia isolatuak behar dituztela. Tesi honetan, bi arkitektura motek potentzia osoko bihurgailuen arkitektura konbentzionalekin alderatuta ematen dituzten abantailak aztertzen dira. Simulazioen eta emaitza esperimentalen arabera, IPOS-ISOP motako arkitekturak dira irtenbiderik oparoena bolumen-murrizketari, efizientzia handiari eta kostu txikiari dagokienez. Ondoren, IPOS-ISOP motako PPC arkitekturen hiru aplikazio aztertzen dira, etorkizunean inplementatzeko: ontzi elektrikoa, hidrogenoa sortzea eta ibilgailu elektrikoen karga azkarra. Azkenik, 50 kW-eko PPC bat diseinatu eta baliozkotzen da ibilgailu elektrikoa kargatzeko. Bihurgailua zubi aktibo bikoitz bat da eta, PPCaren konfigurazioa dela eta, 5 kW-ko potentzia maximoa prozesatzen du. Horrela, Silizion oinarritutako gailu diskretuak inplementatzeko aukera ematen da. Bihurgailuak % 99.47-ko gehieneko efizientzia lortzen du.; Esta tesis estudia las arquitecturas basadas en el procesamiento parcial de potencia (partial power processing, PPP) para aplicaciones DC-DC. Este tipo de soluciones tienen como objetivo reducir la potencia procesada por el convertidor de potencia. De este modo, se reducen las pérdidas de potencia y el volumen del convertidor. El trabajo comienza con una revisión de las estrategias PPP. En este sentido, las diferentes soluciones encontradas en la literatura se clasifican en tres estrategias principales: convertidores de potencia diferencial, convertidores de potencia parcial (partial power converter, PPC) y estrategias mixtas. Debido a sus numerosas aplicaciones y a los resultados de alta eficiencia, la tesis se centra en las arquitecturas PPC. Las arquitecturas PPC se dividen en dos grupos: arquitecturas del tipo entrada-seriesalida-series (input-parallel-output-series, IPOS) o entrada-serie-salida-paralelo (inputseries-output-parallel, ISOP), y arquitecturas de tipo convertidores de carga fraccionada (fractional charging converter, FCC). La principal diferencia entre las arquitecturas de tipo IPOS-ISOP y las FCC es el hecho de que las primeras requieren topologías aisladas. En esta tesis se analizan las ventajas que aportan ambos tipos de arquitecturas en comparación con las arquitecturas convencionales de convertidores de potencia completa. Las simulaciones y los resultados experimentales concluyen que las arquitecturas de tipo IPOS-ISOP son la solución más prometedora en términos de reducción de volumen, alta eficiencia y bajo coste. Después, se estudian tres aplicaciones de las arquitecturas PPC de tipo IPOS-ISOP para su futura implementación: buque eléctrico, generación de hidrógeno y carga rápida de vehículos eléctricos (VE). Por último, se diseña y valida un PPC de 50 kW para la carga de VE. El convertidor consiste en un puente activo doble y, debido a la configuración del PPC, procesa una potencia máxima de 5 kW. De este modo, se permite la implementación de dispositivos discretos basados en Silicio. El convertidor alcanza una eficiencia máxima del 99.47 %.
2023-01-01T00:00:00Z