Simulació i verificació

Explica què és un simulador de circuits o de robòtica i dona dos avantatges de provar-hi abans de fer el muntatge real.

Explica amb les teves paraules què vol dir verificar un programa i en què es diferencia de «provar-lo una mica a veure si funciona».

El diagrama de flux de la figura controla un llum automàtic que depèn d'un sensor (LDR), però falta el contingut d'un bloc. Indica què hauria de fer aquest bloc i descriu què fa el sistema quan la lectura del sensor és 150 i quan és 800.

Explica la diferència entre simular un circuit a l'ordinador i muntar-lo en una placa de proves real: què es guanya i què es perd amb cada mètode.

Un programa ha d'encendre un ventilador quan la temperatura superi els $26\ ^\circ\text{C}$. Defineix tres casos de prova (dada d'entrada i resultat esperat) per verificar-lo, incloent-hi el valor límit de $26\ ^\circ\text{C}$, i justifica per què aquest darrer cas és important.

Al simulador el teu programa funciona perfectament, però en el muntatge real el motor no gira. Dona tres causes possibles que un simulador no detecta i explica com comprovaries cadascuna a la taula de treball.

Explica què és un «cas límit» en verificar un programa i per què són tan importants. Posa un exemple amb un programa que decideix si una nota és apta a partir de 5.

Un programa compta les persones que entren en una sala (sensor A) i les que en surten (sensor B). Dissenya tres casos de prova pensats per caçar errors típics: dues persones juntes, una que entra i surt seguida i un sensor que es dispara dues vegades pel rebot del contacte.

En la simulació d'un sistema de reg per a un bancal escolar, has programat aquest bucle de control:

REPETIR SEMPRE:

humitat = llegir_sensor()

SI humitat < 30 % ALESHORES:

activar_electrovàlvula()

esperar(10 segons)

desactivar_electrovàlvula()

FI REPETIR

En executar-lo en un simulador que modela l'absorció física de l'aigua amb un retard d'infiltració de 2 minuts, l'electrovàlvula s'obre i es tanca sense parar durant desenes de cicles seguits, entollant el terreny.

1. a) Justifica per què el programa genera aquest comportament en la simulació malgrat incloure una instrucció explícita de desactivació.
2. b) Redissenya l'algorisme (en pseudocodi o diagrama de flux) per solucionar el problema sense suprimir la lectura del sensor ni canviar l'electrovàlvula.

Un robot mòbil utilitza un sensor d' ultrasons frontal (rang útil: 2,0 cm a 400,0 cm) i s'ha d'aturar i girar si detecta un obstacle a menys de 20,0 cm. Dissenya una matriu de proves per verificar el codi en el simulador abans de transferir-lo al robot real. El teu pla ha de contenir almenys 4 casos de prova diferents que incloguin valors frontera i anomalies de lectura. Per a cada cas has d'indicar: valor numèric simulat d'entrada, comportament esperat dels motors i justificació tècnica de per què és imprescindible comprovar aquest cas concret.

Un equip simula un robot seguidor de línia negra: en pantalla l'algorisme reacciona en 0,02 s, els motors responen de manera instantània i el robot completa el circuit a 1,2 m/s sense cap fallada. Tanmateix, en carregar el mateix programa al robot real amb els mateixos sensors, aquest oscil·la bruscament d'un costat a l'altre i acaba perdent la línia al primer revolt.

1. a) Identifica i justifica tres factors del món físic que el simulador ha omès o idealitzat i que expliquen aquesta discrepància.
2. b) Proposa dues modificacions tècniques (una en els paràmetres del programari de control i una altra en el muntatge físic) per compensar aquests efectes reals sense substituir els sensors.