Implementation of zonal control algorithms in adaptive optical systems with sparse control matrices

Miralls deformables més i més grans, amb cada cop més actuadors estan sent utilitzats actualment en aplicacions d'òptica adaptativa. El control dels miralls amb centenars d'actuadors és un tema de gran interès, ja que les tècniques de control clàssiques basades en la seudoinversa de la matriu de control del sistema es tornen massa lentes quan es tracta de matrius de dimensions tan grans. En aquesta tesi doctoral es proposa un mètode per l'acceleració i la paral.lelitzacó dels algoritmes de control d'aquests miralls, a través de l'aplicació d'una tècnica de control basada en la reducció a zero del components més petits de la matriu de control (sparsification), seguida de l'optimització de l'ordenació dels accionadors de comandament atenent d'acord a la forma de la matriu, i finalment de la seva posterior divisió en petits blocs tridiagonals. Aquests blocs són molt més petits i més fàcils de fer servir en els càlculs, el que permet velocitats de càlcul molt superiors per l'eliminació dels components nuls en la matriu de control. A més, aquest enfocament permet la paral.lelització del càlcul, donant una com0onent de velocitat addicional al sistema. Fins i tot sense paral. lelització, s'ha obtingut un augment de gairebé un 40% de la velocitat de convergència dels miralls amb només 37 actuadors, mitjançant la tècnica proposada. Per validar això, s'ha implementat un muntatge experimental nou complet , que inclou un modulador de fase programable per a la generació de turbulència mitjançant pantalles de fase, i s'ha desenvolupat un model complert del bucle de control per investigar el rendiment de l'algorisme proposat. Els resultats, tant en la simulació com experimentalment, mostren l'equivalència total en els valors de desviació després de la compensació dels diferents tipus d'aberracions per als diferents algoritmes utilitzats, encara que el mètode proposat aquí permet una càrrega computacional molt menor. El procediment s'espera que sigui molt exitós quan s'aplica a miralls molt grans.

Mapeo con robot móvil: construcción y seguimiento

El projecte tracta de la fabricació d’un robot mòbil que sigui capaç de realitzar el mapeig d’una superfície, evitant els obstacles que es pugui trobar en el transcurs del seu recorregut. És un projecte complex, per aquest motiu la part de procés de dades s'ha fet en un projecte posterior. Aquesta memòria tracta del muntatge i calibració dels components, a més de la realització dels algorismes de control dels mateixos, per tal de realitzar el mapeig de la superfície, aconseguint així l’objectiu plantejat.

Strategies for sequential prediction of stationary time series

We present simple procedures for the prediction of a real valued sequence. The algorithms are based on a combinationof several simple predictors. We show that if the sequence is a realization of a bounded stationary and ergodic random process then the average of squared errors converges, almost surely, to that of the optimum, given by the Bayes predictor. We offer an analog result for the prediction of stationary gaussian processes.

Solving a concrete sleepers production scheduling by genetic algorithms

PRECON S.A is a manufacturing company dedicated to produce prefabricatedconcrete parts to several industries as rail transportation andagricultural industries.Recently, PRECON signed a contract with RENFE,the Spanish Nnational Rail Transportation Company to manufacturepre-stressed concrete sleepers for siding of the new railways of the highspeed train AVE. The scheduling problem associated with the manufacturingprocess of the sleepers is very complex since it involves severalconstraints and objectives. The constraints are related with productioncapacity, the quantity of available moulds, satisfying demand and otheroperational constraints. The two main objectives are related withmaximizing the usage of the manufacturing resources and minimizing themoulds movements. We developed a deterministic crowding genetic algorithmfor this multiobjective problem. The algorithm has proved to be a powerfuland flexible tool to solve the large-scale instance of this complex realscheduling problem.

Comparing Random-based and k-Anonymity-Based Algorithms for Graph Anonymization

Recently, several anonymization algorithms have appeared for privacy preservation on graphs. Some of them are based on random-ization techniques and on k-anonymity concepts. We can use both of them to obtain an anonymized graph with a given k-anonymity value. In this paper we compare algorithms based on both techniques in orderto obtain an anonymized graph with a desired k-anonymity value. We want to analyze the complexity of these methods to generate anonymized graphs and the quality of the resulting graphs.

Programació d'una aplicació gràfica per l'anàlisi de senyals usant LDB (Local Discriminant Bases) i MLDB (Modified LDB)

Tot seguit presentem un entorn per analitzar senyals de tot tipus amb LDB (Local Discriminant Bases) i MLDB (Modified Local Discriminant Bases). Aquest entorn utilitza funcions desenvolupades en el marc d’una tesi en fase de desenvolupament. Per entendre part d’aquestes funcions es requereix un nivell de coneixement avançat de processament de senyals. S’han extret dels treballs realitzats per Naoki Saito [3], que s’han agafat com a punt de partida per la realització de l’algorisme de la tesi doctoral no finalitzada de Jose Antonio Soria. Aquesta interfície desenvolupada accepta la incorporació de nous paquets i funcions. Hem deixat un menú preparat per integrar Sinus IV packet transform i Cosine IV packet transform, tot i que també podem incorporar-n’hi altres. L’aplicació consta de dues interfícies, un Assistent i una interfície principal. També hem creat una finestra per importar i exportar les variables desitjades a diferents entorns. Per fer aquesta aplicació s’han programat tots els elements de les finestres, en lloc d’utilitzar el GUIDE (Graphical User Interface Development Enviroment) de MATLAB, per tal que sigui compatible entre les diferents versions d’aquest programa. En total hem fet 73 funcions en la interfície principal (d’aquestes, 10 pertanyen a la finestra d’importar i exportar) i 23 en la de l’Assistent. En aquest treball només explicarem 6 funcions i les 3 de creació d’aquestes interfícies per no fer-lo excessivament extens. Les funcions que explicarem són les més importants, ja sigui perquè s’utilitzen sovint, perquè, segons la complexitat McCabe, són les més complicades o perquè són necessàries pel processament del senyal. Passem cada entrada de dades per part de l’usuari per funcions que ens detectaran errors en aquesta entrada, com eliminació de zeros o de caràcters que no siguin números, com comprovar que són enters o que estan dins dels límits màxims i mínims que li pertoquen.

New multiple matched filter: design and experimental realization

A method of making a multiple matched filter which allows the recognition of different characters in successive planes in simple conditions is proposed. The generation of the filter is based on recording on the same plate the Fourier transforms of the different patterns to be recognized, each of which is affected by different spherical phase factors because the patterns have been placed at different distances from the lens. This is proved by means of experiments with a triple filter which allows satisfactory recognition of three characters.

New multiple matched filter: design and experimental realization

A method of making a multiple matched filter which allows the recognition of different characters in successive planes in simple conditions is proposed. The generation of the filter is based on recording on the same plate the Fourier transforms of the different patterns to be recognized, each of which is affected by different spherical phase factors because the patterns have been placed at different distances from the lens. This is proved by means of experiments with a triple filter which allows satisfactory recognition of three characters.

Nonlinear filtering in object and Fourier space in a joint transform optical correlator: comparison and experimental realization

The use of different kinds of nonlinear filtering in a joint transform correlator are studied and compared. The study is divided into two parts, one corresponding to object space and the second to the Fourier domain of the joint power spectrum. In the first part, phase and inverse filters are computed; their inverse Fourier transforms are also computed, thereby becoming the reference in the object space. In the Fourier space, the binarization of the power spectrum is realized and compared with a new procedure for removing the spatial envelope. All cases are simulated and experimentally implemented by a compact joint transform correlator.

Fast Approximation of Nonlinearities for improving inversion algorithms of PNL mixtures and Wiener systems

This paper proposes a very fast method for blindly approximating a nonlinear mapping which transforms a sum of random variables. The estimation is surprisingly good even when the basic assumption is not satisfied.We use the method for providing a good initialization for inverting post-nonlinear mixtures and Wiener systems. Experiments show that the algorithm speed is strongly improved and the asymptotic performance is preserved with a very low extra computational cost.

Coherency and sharpness measures by using ICA algorithms. An investigation for Alzheimer’s disease discrimination

In this paper, we present a comprehensive study of different Independent Component Analysis (ICA) algorithms for the calculation of coherency and sharpness of electroencephalogram (EEG) signals, in order to investigate the possibility of early detection of Alzheimer’s disease (AD). We found that ICA algorithms can help in the artifact rejection and noise reduction, improving the discriminative property of features in high frequency bands (specially in high alpha and beta ranges). In addition to different ICA algorithms, the optimum number of selected components is investigated, in order to help decision processes for future works.

Investigation of ICA algorithms for feature extraction of EEG signals in discrimination of Alzheimer disease

In this paper we present a quantitative comparisons of different independent component analysis (ICA) algorithms in order to investigate their potential use in preprocessing (such as noise reduction and feature extraction) the electroencephalogram (EEG) data for early detection of Alzhemier disease (AD) or discrimination between AD (or mild cognitive impairment, MCI) and age-match control subjects.

Comparing Random-based and k-Anonymity-Based Algorithms for Graph Anonymization

Recently, several anonymization algorithms have appeared for privacy preservation on graphs. Some of them are based on random-ization techniques and on k-anonymity concepts. We can use both of them to obtain an anonymized graph with a given k-anonymity value. In this paper we compare algorithms based on both techniques in orderto obtain an anonymized graph with a desired k-anonymity value. We want to analyze the complexity of these methods to generate anonymized graphs and the quality of the resulting graphs.

Neural networks complemented with genetic algorithms and fuzzy systems for predicting nitrogenous effluent variables in wastewater treatment plants

This work focuses on the prediction of the two main nitrogenous variables that describe the water quality at the effluent of a Wastewater Treatment Plant. We have developed two kind of Neural Networks architectures based on considering only one output or, in the other hand, the usual five effluent variables that define the water quality: suspended solids, biochemical organic matter, chemical organic matter, total nitrogen and total Kjedhal nitrogen. Two learning techniques based on a classical adaptative gradient and a Kalman filter have been implemented. In order to try to improve generalization and performance we have selected variables by means genetic algorithms and fuzzy systems. The training, testing and validation sets show that the final networks are able to learn enough well the simulated available data specially for the total nitrogen