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Type: Tese
Title: New approaches to fault prediction and opacity enforcement of discrete-event systems
Author(s)/Inventor(s): Barcelos, Raphael Julio
Advisor: Basilio, João Carlos dos Santos
Abstract: Este trabalho se concentra no desenvolvimento de novas abordagens para problemas relacionados a duas propriedades de sistemas a eventos discretos: opacidade e preditibilidade. A opacidade requer que um comportamento secreto do sistema seja escondido de um intruso, e, neste quesito, o primeiro problema abordado é como tornar opaco um sistema que inerentemente não é (forçamento de opacidade). Para esse fim, propõe-se uma estratégia capaz de manipular a estimação de estados do intruso de forma que a ordem da observação dos eventos seja embaralhada, podendo alguma dessas observações ser excluídas quando estritamente necessário. Investiga-se também como mitigar o efeito negativo do forçamento de opacidade na capacidade do receptor autêntico de estimar o estado atual do sistema com precisão. O segundo problema abordado é relacionado à principal crítica às estratégias de forçamento de opacidade, mais especificamente o fato de que, ao ofuscar o comportamento secreto do sistema ao intruso, algumas das informações transmitidas também são escondidas do receptor autêntico. Neste respeito, introduz-se a noção de utilidade (baseada em estados), a qual se refere a algum comportamento crucial do sistema que deve estar sempre disponível para o receptor autêntico, mesmo quando a opacidade estiver sendo forçada. O último problema abordado é a predição de falhas. Um sistema é preditível se, para todo comportamento de falha, é possível previamente ter certeza da ocorrência da falha. Na sequência, apresentam-se duas estratégias para a verificação de preditibilidade disjuntiva de falhas (copreditibilidade de falhas): a primeira baseada em autômatos teste e a segunda, em verificadores. São abordados também a predição online de falhas e, para tanto, é apresentada uma estratégia para o projeto de preditores locais de falha, e a K-copreditibilidade, que requer que todas as falhas sejam preditas pelo menos K eventos antes de suas ocorrências
Abstract: In this work, we are concerned with developing new approaches to problems related to two discrete-event system properties, namely, opacity and predictability. Opacity is a property that ensures that a secret behavior of the system is kept hidden from an intruder, and, in this regard, the rst problem we address is how to make opaque a system which inherently is not (opacity enforcement). To this end, we propose a strategy which is capable of manipulating the state estimation of the intruder by shu ing event observations and also deleting some of them when strictly necessary. We also investigate how it is possible to mitigate the negative e ect of opacity enforcement on the capability of the legitimate receiver to accurately estimate the current state of the system. The second opacity problem addressed in this work is related to the main criticism of the opacity enforcement strategies existing in the literature, namely that in order to obfuscate the secret behavior of the system from intruders, some transmitted information is also concealed from the legitimate receiver. In this regard, we introduce the notion of (state-based) utility to refer to some crucial behaviors that must always be available to the legitimate receiver, even when opacity is being enforced. The last problem we address is fault predictability, where a system is predictable with respect to the fault event if, for every faulty behavior, we can be sure of the fault prior to its occurrence. We then present two strategies for the veri cation of disjunctive fault predictability (fault copredictability), one that is based on a diagnoser-like test automaton, and the second one that deploys veri ers. We also consider online fault prediction, present a strategy for designing local fault predictor systems, and address K-copredictability, namely, if all fault occurrences can be predicted at least K events prior to their occurrences
Keywords: Ondas eletromagnéticas
Sistemas a eventos discretos
Sistemas de energia elétrica
Falhas de energia elétrica
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Mar-2022
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Citation: BARCELOS, Raphael Julio. New approaches to fault prediction and opacity enforcement of discrete-event systems. 2022. 141 f. Tese (Doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.
Appears in Collections:Engenharia Elétrica

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