Observatorio de I+D+i UPM

Memorias de investigación
Thesis:
Control algorithms for energy optimization in multimedia hand-held devices
Year:2017
Research Areas
  • Electronic technology and of the communications
Information
Abstract
La industria de la microelectrónica ha impulsado las capacidades de los dispositivos móviles multimedia, pero la batería, que es la única fuente de energía de este tipo de dispositivos, está experimentando un desarrollo relativamente lento. Por lo tanto, la determinación de cómo optimizar el consumo de energía de los dispositivos móviles bajo un requisito de rendimiento predefinido se ha convertido en un problema crítico. Además, según un informe reciente, el consumo de vídeo para tablets y teléfonos inteligentes creció un 35% en el año 2014 y ha crecido un 170% desde 2013. En realidad, la reproducción de vídeo móvil ha experimentado un crecimiento significativo del 2084% de 2011 a 2015. Como ejemplos de las tareas que mayor consumo de energía implican, la codificación, decodificación y presentación de secuencias de vídeo se encuentran entre los principales temas de investigación sobre la gestión de la energía en los sistemas multimedia. Además, cada nuevo estándar de vídeo también tiende a aumentar la necesidad de energía de las tareas de vídeo con respecto a las normas anteriores. Esta tesis presenta una solución basada en algoritmos de control para la regulación del consumo de potencia bajo las limitaciones de capacidad de la batería de los dispositivos portátiles multimedia mientras se ejecuta una aplicación de decodificación de vídeo y se mantiene una calidad razonable de experiencia de usuario. Se propone un sistema general de control que incluye un subsistema de control de bucle cerrado en tiempo real y un gestor de control de potencia, y se ha implementado en el sistema operativo de una placa de desarrollo de bajo coste. En lugar de utilizar un sensor de consumo específico, se propone un estimador de potencia basado en eventos del sistema como señal de realimentación en el subsistema de bucle cerrado. El estimador de potencia obtiene periódicamente valores de cuenta de eventos significativos y calcula las estimaciones de consumo de potencia a través de modelos matemáticos. Este estimador de potencia se ha implementado en un kernel de Linux y se ha evaluado mientras se ejecuta una aplicación de decodificación de vídeo en una plataforma de desarrollo de sistemas empotrados. Posteriormente, antes de la implementación del sistema de control en tiempo real, se utilizan datos de estimación fuera de línea para obtener un modelo de sistema que permite la aplicación de métodos clásicos de teoría de control para analizar y diseñar diferentes controladores. Los resultados de la simulación muestran que los controladores integrales mantienen la estabilidad del sistema y logran un error medio en régimen permanente nulo con tiempos de establecimiento cortos, incluso en presencia de ruido de estimación o perturbaciones. A partir de estos resultados de simulación, los controladores han sido implementados en el sistema de desarrollo y los resultados reales coinciden con los resultados de simulación. El sistema de control es capaz de regular la potencia consumida y la tasa de descarga de la batería en presencia de fluctuaciones en la demanda de consumo de energía del descodificador, lo que presenta buenos resultados para garantizar una determinada duración de la batería.
International
No
Type
Doctoral
Mark Rating
Sobresaliente cum laude
Date
16/06/2017
Participants
  • Director: Angel Manuel Groba Gonzalez (UPM)
  • Director: Eduardo Juarez Martinez (UPM)
  • Autor: Qiong Tang . (UPM)
Research Group, Departaments and Institutes related
  • Creador: Grupo de Investigación: Grupo de Diseño Electrónico y Microelectrónico
  • Centro o Instituto I+D+i: Centro de Investigación en Tecnologías del Software y Sistemas Multimedia para la Sostenibilidad (CITSEM)
  • Departamento: Ingeniería Telemática y Electrónica
S2i 2021 Observatorio de investigación @ UPM con la colaboración del Consejo Social UPM
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