Numerics of Spacecraft Dynamics

Whenever a spacecraft is launched it is essential that the algorithms in the on-board software systems and at ground control are efficient and reliable over extended periods of time. Geometric numerical integrators, and in particular variational integrators, have both these characteristics. In "Numerics of Spacecraft Dynamics" new numerical integrators are presented and analysed in depth. These algorithms have been designed specifically for the dynamics of spacecraft and artificial satellites in Earth orbits. Full analytical solutions to a class of integrable deformations of the two-body problem in classical mechanics are derived, and a systematic method to compute variational integrators to arbitrary order with a computer algebra system is introduced.

Suitability of LiDAR technology for forest inventory in Russia

LiDAR is an advanced remote sensing technology with many applications, including forest inventory. The most common type is ALS (airborne laser scanning). The method is successfully utilized in many developed markets, where it is replacing traditional forest inventory methods. However, it is innovative for Russian market, where traditional field inventory dominates. ArboLiDAR is a forest inventory solution that engages LiDAR, color infrared imagery, GPS ground control plots and field sample plots, developed by Arbonaut Ltd. This study is an industrial market research for LiDAR technology in Russia focused on customer needs. Russian forestry market is very attractive, because of large growing stock volumes. It underwent drastic changes in 2006, but it is still in transitional stage. There are several types of forest inventory, both with public and private funding. Private forestry enterprises basically need forest inventory in two cases – while making coupe demarcation before timber harvesting and as a part of forest management planning, that is supposed to be done every ten years on the whole leased territory. The study covered 14 companies in total that include private forestry companies with timber harvesting activities, private forest inventory providers, state subordinate companies and forestry software developer. The research strategy is multiple case studies with semi-structured interviews as the main data collection technique. The study focuses on North-West Russia, as it is the most developed Russian region in forestry. The research applies the Voice of the Customer (VOC) concept to elicit customer needs of Russian forestry actors and discovers how these needs are met. It studies forest inventory methods currently applied in Russia and proposes the model of method comparison, based on Multi-criteria decision making (MCDM) approach, mainly on Analytical Hierarchy Process (AHP). Required product attributes are classified in accordance with Kano model. The answer about suitability of LiDAR technology is ambiguous, since many details should be taken into account.

Ilmastonmuutoksen vaikutussähköverkkoliiketoimintaan

Tässä diplomityössä tutkittiin ilmastonmuutoksen vaikutusta sähköverkkoliiketoimintaan. Ilmastonmuutosennusteet laadittiin RCAOilmastomallin antamien laskelmien perusteella. Ilmastomuuttujien ennusteet tehtiin ajanjaksolle 2016 - 2045 ja ennusteiden vertailujaksona käytettiin ajanjaksoa 1960 - 1990. Ennusteet laadittiin sadannalle, lämpötilalle, kuuraantumiselle, huurteelle, ukkoselle, routaantumiselle ja tuulisuudelle. Ilmastomuuttujien vaikutukset arvioitiin sekä tekniseltä että taloudelliselta kannalta. Ilmastonmuutoksen myötä on odotettavissa, että ilmastomuuttujien aiheuttamat rasitukset verkkoliiketoimintaa kohtaan tulevat olemaan niistä saatuja hyötyjä suuremmat. Vikamäärien kasvu on merkittävin ja haastavin ilmastonmuutoksen aiheuttama haitta. Ukkonen, lumikuormat ja tuuli tulevat aiheuttamaan nykyistä enemmän vikoja erityisesti keskijänniteverkoissa avojohdoille ellei verkkoja kehitetä vikavarmemmiksi. Lämpötilan nousun seurauksena lämmitystarve laskee ja jäähdytystarve nousee. Tämä näkyy merkittävimmin voimakkaasti lämpötilariippuvaisten käyttäjäryhmien sähkönkulutuksessa ja huippukuormissa.

ELEKTRONIIKKATEHTAAN PAIKALLISESTIVALMISTETTUJEN KOMPONENTTIEN HANKINTAKETJUN KEHITTÄMINEN

Varastojen vähentämiseksi ehdotetaan usein eräkokojen pienentämistä. Tämä sopii sellaiseen toimintaympäristöön, jossa voidaan ostaa nimikkeitä oman valmistuksen ja myynnin tahdissa. Kun kiihkeärytmisessä elektroniikkabisneksessä alihankkijoilta ja varustetoimittajilta sitovasti tilataan hyvin lyhyellä toimitusajalla, ei oston eräkokojen pienentäminen kevennä materiaalivirtaa. Täytyy ottaa löysät pois hankintaketjun toimitusajoista. Monessa toimitusketjussa jalostava työ vaatii vain murto-osan toimitusajasta, ja loppuaika kuluu varastoissa odotteluun, kuljettamiseen ja moninkertaiseen tarkastamiseen. Hukka-ajan leikkaamisen ohessa haetaan muita kustannussäästöjä. Korkeiden työvoimakustannusten rasittama teollisuus on pyrkinyt teknisillä ratkaisuilla korvaamaan palkkatyövoiman erilaisilla mekaanisilla järjestelmillä. Pisimmällä ollaan pienerä- ja yksittäisvalmistusta harjoittavissa konepajoissa, joissa on investoitu FM-järjestelmiin. Diplomityössä on esitetty kaksi nivoutuvaa tutkimusprojektia, joista ensimmäinen keskittyy miehittämättömän käytön kehittämiseen ja toinen keventää hankintaketjun materiaalivirtaa. Ensin esiteltävä projekti on elektroniikkateollisuudelle uusi aluevaltaus. Siksi asiassa on jouduttu tekemään runsaasti perustutkimusta ja etenemään etappi kerrallaan. Projektin tuloksena on saatu aikaan automaattinen, joustava kuljetin, joka yksinään pystyy toimimaan ilman työvoimaa niin pitkään kunnes sen akut pitää ladata. Joustavan kuljettimen sisältävän järjestelmän muita elementtejä ei projektissa nostettu samalle miehittämättömän käytön tasolle, vaan ensin päätettiin hankkia kokemuksia kuljettimen toiminnasta. Toinen projekti syventää yhteistyötä yrityksen alihankkijan kanssa. Alihankkija on yksi harvojen Suomesta hankittavien komponenttien toimittaja. Siksi on pidetty tärkeänä tiivistää toimitusaikaa lähemmäs yrityksen sitovan tilauskannan pituutta. Tutkittavaksi valittiin mahdollisuus siirtää alihankkijan tuotantolaite yrityksen välittömään läheisyyteen, jolloin yrityksen tuotanto voisi tilata komponenttierän alihankkijan koneelta, kun se lähtötilanteessa tilataan komponenttivarastosta. Ennusteen perusteella tilattaisiin vain raaka-aine, mutta arvoa lisäävä työ tehtäisiin vain ja ainoastaan tilauksen mukaisesti.

Development of a Control System for a Tele Operated Mobile Robot

Mobile robots are capable of performing spatial displacement motions in different environments. This motions can be calculated based on sensorial data (autonomous robot) or given by an operator (tele operated robot). This thesis is focused on the latter providing the control architecture which bridges the tele operator and the robot’s locomotion system and end effectors. Such a task might prove overwhelming in cases where the robot comprises a wide variety of sensors and actuators hence a relatively new option was selected: Robot Operating System (ROS). The control system of a new robot will be sketched and tested in a simulation model using ROS together with Gazebo in order to determine the viability of such a system. The simulated model will be based on the projected shape and main features of the real machine. A stability analysis will be performed first theoretically and afterwards using the developed model. This thesis concluded that both the physical properties and the control architecture are feasible and stable settling up the ground for further work with the same robot.