Real-time Quality of Service Controller for Differentiated Services

IP-verkkojen hyvin tunnettu haitta on, että nämä eivät pysty takaamaan tiettyä palvelunlaatua (Quality of Service) lähetetyille paketeille. Seuraavat kaksi tekniikkaa pidetään lupaavimpina palvelunlaadun tarjoamiselle: Differentiated Services (DiffServ) ja palvelunlaatureititys (QoS Routing). DiffServ on varsin uusi IETF:n määrittelemä Internetille tarkoitettu palvelunlaatumekanismi. DiffServ tarjoaa skaalattavaa palvelujen erilaistamista ilman viestintää joka hypyssä ja per-flow –tilan ohjausta. DiffServ on hyvä esimerkki hajautetusta verkkosuunnittelusta. Tämän palvelutasomekanismin tavoite on viestintäjärjestelmien suunnittelun yksinkertaistaminen. Verkkosolmu voidaan rakentaa pienestä hyvin määritellystä rakennuspalikoiden joukosta. Palvelunlaatureititys on reititysmekanismi, jolla liikennereittejä määritellään verkon käytettävissä olevien resurssien pohjalta. Tässä työssä selvitetään uusi palvelunlaatureititystapa, jota kutsutaan yksinkertaiseksi monitiereititykseksi (Simple Multipath Routing). Tämän työn tarkoitus on suunnitella palvelunlaatuohjain DiffServille. Tässä työssä ehdotettu palvelunlaatuohjain on pyrkimys yhdistää DiffServ ja palvelunlaatureititysmekanismeja. Työn kokeellinen osuus keskittyy erityisesti palvelunlaatureititysalgoritmeihin.

Design and Comparison оf Mixed Hinf/H2 Controller fоr АMB System

This master’s thesis is focused on the active magnetic bearings control, specifically the robust control. As carrying out of such kind of control used mixed H2/Hinf controller. So the goal of this work is to design it using Robust Control Toolbox™ in MATLAB and compare it performance and robustness with Hinf robust controller characteristics. But only one degree-of-freedom controller considered.

Embedded controller system in crane application

The thesis studies possibility of using embedded controller in a crane application and furthermore defines requirements when designing such a controller. Basic crane control architectures are considered and compared. Then embedded controller product life cycle is described: considering such issues like microcontroller selection, software/hardware design and application development tools. Finally, available embedded controller is described and used for implementing crane control.

Centralized Motion Control of a Linear Tooth Belt Drive: Analysis of the Performance and Limitations

A centralized robust position control for an electrical driven tooth belt drive is designed in this doctoral thesis. Both a cascaded control structure and a PID based position controller are discussed. The performance and the limitations of the system are analyzed and design principles for the mechanical structure and the control design are given. These design principles are also suitable for most of the motion control applications, where mechanical resonance frequencies and control loop delays are present. One of the major challenges in the design of a controller for machinery applications is that the values of the parameters in the system model (parameter uncertainty) or the system model it self (non-parametric uncertainty) are seldom known accurately in advance. In this thesis a systematic analysis of the parameter uncertainty of the linear tooth beltdrive model is presented and the effect of the variation of a single parameter on the performance of the total system is shown. The total variation of the model parameters is taken into account in the control design phase using a Quantitative Feedback Theory (QFT). The thesis also introduces a new method to analyze reference feedforward controllers applying the QFT. The performance of the designed controllers is verified by experimentalmeasurements. The measurements confirm the control design principles that are given in this thesis.

Model-View-Controller architectural pattern and its evolution in graphical user interface frameworks

Model-View-Controller (MVC) is an architectural pattern used in software development for graphical user interfaces. It was one of the first proposed solutions in the late 1970s to the Smart UI anti-pattern, which refers to the act of writing all domain logic into a user interface. The original MVC pattern has since evolved in multiple directions, with various names and may confuse many. The goal of this thesis is to present the origin of the MVC pattern and how it has changed over time. Software architecture in general and the MVC’s evolution within web applications are not the primary focus. Fundamen- tal designs are abstracted, and then used to examine the more recent versions. Prob- lems with the subject and its terminology are also presented.

Resonant tunneling effects in semiconductor heterostructures

The thesis is devoted to a theoretical study of resonant tunneling phenomena in semiconductor heterostructures and nanostructures. It considers several problems relevant to modern solid state physics. Namely these are tunneling between 2D electron layers with spin-orbit interaction, tunnel injection into molecular solid material, resonant tunnel coupling of a bound state with continuum and resonant indirect exchange interaction mediated by a remote conducting channel. A manifestation of spin-orbit interaction in the tunneling between two 2D electron layers is considered. General expression is obtained for the tunneling current with account of Rashba and Dresselhaus types of spin-orbit interaction and elastic scattering. It is demonstrated that the tunneling conductance is very sensitive to relation between Rashba and Dresselhaus contributions and opens possibility to determine the spin-orbit interaction parameters and electron quantum lifetime in direct tunneling experiments with no external magnetic field applied. A microscopic mechanism of hole injection from metallic electrode into organic molecular solid (OMS) in high electric field is proposed for the case when the molecules ionization energy exceeds work function of the metal. It is shown that the main contribution to the injection current comes from direct isoenergetic transitions from localized states in OMS to empty states in the metal. Strong dependence of the injection current on applied voltage originates from variation of the number of empty states available in the metal rather than from distortion of the interface barrier. A theory of tunnel coupling between an impurity bound state and the 2D delocalized states in the quantum well (QW) is developed. The problem is formulated in terms of Anderson-Fano model as configuration interaction between the carrier bound state at the impurity and the continuum of delocalized states in the QW. An effect of this interaction on the interband optical transitions in the QW is analyzed. The results are discussed regarding the series of experiments on the GaAs structures with a -Mn layer. A new mechanism of ferromagnetism in diluted magnetic semiconductor heterosructures is considered, namely the resonant enhancement of indirect exchange interaction between paramagnetic centers via a spatially separated conducting channel. The underlying physical model is similar to the Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interaction; however, an important difference relevant to the low-dimensional structures is a resonant hybridization of a bound state at the paramagnetic ion with the continuum of delocalized states in the conducting channel. An approach is developed, which unlike RKKY is not based on the perturbation theory and demonstrates that the resonant hybridization leads to a strong enhancement of the indirect exchange. This finding is discussed in the context of the known experimental data supporting the phenomenon.

Study of Control Methods of a High-Frequency Cycloconverter for Domestic Induction Heating Appliances

A high-frequency cyclonverter acts as a direct ac-to-ac power converter circuit that does not require a diode bidge rectifier. Bridgeless topology makes it possible to remove forward voltage drop losses that are present in a diode bridge. In addition, the on-state losses can be reduced to 1.5 times the on-state resistance of switches in half-bridge operation of the cycloconverter. A high-frequency cycloconverter is reviewed and the charging effect of the dc-capacitors in ``back-to-back'' or synchronous mode operation operation is analyzed. In addition, a control method is introduced for regulating dc-voltage of the ac-side capacitors in synchronous operation mode. The controller regulates the dc-capacitors and prevents switches from reaching overvoltage level. This can be accomplished by variating phase-shift between the upper and the lower gate signals. By adding phase-shift between the gate signal pairs, the charge stored in the energy storage capacitors can be discharged through the resonant load and substantially, the output resonant current amplitude can be improved. The above goals are analyzed and illustrated with simulation. Theory is supported with practical measurements where the proposed control method is implemented in an FPGA device and tested with a high-frequency cycloconverter using super-junction power MOSFETs as switching devices.

Suorituskyvyn mittaus ja controller toimintojen kehittäminen Venäjällä toimivassa yhteisyrityksessä

Tässä työssä tutkittiin kahden suomalaisen yrityksen omistamaa yhteisyritystä Venäjällä. Tavoitteena oli kehittää tasapainotettu mittaristo suorituskyvyn mittaukseen johtamisen tueksi. Lisäksi oli tarve parantaa materiaalinhallintaa kehittämällä controllerin työtä helpottava työkalu, sekä kehittää materiaalinhallinnan prosessia läpinäkyvämmäksi ja suoraviivaisemmaksi. Työ koostuu teoreettisesta ja empiirisestä osuudesta. Teoria koostuu raportoinnista, suorituskyvyn mittauksesta ja materiaalinhallinnan seurannasta. Työssä käytettiin laadullisia menetelmiä ja tutkimustyypiksi valikoitui toimintatutkimus. Teoreettinen aineisto on peräisin julkaisuista ja alan kirjallisuudesta. Empiirinen aineisto kerättiin pääosin haastatteluista, benchmarkkauksesta ja dokumenteista. Työn tuloksena saavutettiin päätavoite, eli kehitettiin Excel – pohjaiset työkalut suorituskyvyn mittaukseen ja materiaalinhallinnan seurantaan. Lisäksi kehitettiin kirjallinen ohjeistus näiden työkalujen käyttöön ja materiaalinhallintaprosessien suoraviivaistamiseksi. Diplomityö helpottaa yrityksen johtamista ja kontrollointia sekä sisäisesti että ulkoisesti omistajanäkökulmasta katsottuna. Venäjällä toimivan ulkomaalaisomisteisen yrityksen seuranta on haastavaa, jossa prosessien toimivuus ja läpinäkyvyys ovat olennaisessa roolissa.

Quantum transport phenomena and shallow impurity states in CdSb

This work is dedicated to investigation of the energy spectrum of one of the most anisotropic narrow-gap semiconductors, CdSb. At the beginning of the present studies even the model of its energy band structure was not clear. Measurements of galvanomagnetic effects in wide temperature range (1.6 - 300 K) and in magnetic fields up to 30 T were chosen for clarifying of the energy spectrum in the intentionally undoped CdSb single crystals and doped with shallow impurities (In, Ag). Detection of the Shubnikov - de Haas oscillations allowed estimating the fundamental energy spectrum parameters. The shapes of the Fermi surfaces of electrons (sphere) and holes (ellipsoid), the number of the equivalent extremums for valence band (2) and their positions in the Brillouin zone were determined for the first time in this work. Also anisotropy coefficients, components of the tensor of effective masses of carriers, effective masses of density of states, nonparabolicity of the conduction and valence bands, g-factor and its anisotropy for n- and p-CdSb were estimated for the first time during these studies. All the results obtained are compared with the cyclotron resonance data and the corresponding theoretical calculations for p-CdSb. This is basic information for the analyses of the complex transport properties of CdSb and for working out the energy spectrum model of the shallow energy levels of defects and impurities in this semiconductor. It was found out existence of different mechanisms of hopping conductivity in the presence of metal - insulator transition induced by magnetic field in n- and p-CdSb. Quite unusual feature opened in CdSb is that different types of hopping conductivity may take place in the same crystal depending on temperature, magnetic field or even orientation of crystal in magnetic field. Transport properties of undoped p-CdSb samples show that the anisotropy of the resistivity in weak and strong magnetic fields is determined completely by the anisotropy of the effective mass of the holes. Temperature and magnetic field dependence of the Hall coefficient and magnetoresistance is attributed to presence of two groups of holes with different concentrations and mobilities. The analysis demonstrates that below Tcr ~ 20 K and down to ~ 6 - 7 K the low-mobile carriers are itinerant holes with energy E2 ≈ 6 meV. The high-mobile carriers, at all temperatures T < Tcr, are holes activated thermally from a deeper acceptor band to itinerant states of a shallower acceptor band with energy E1 ≈ 3 meV. Analysis of temperature dependences of mobilities confirms the existence of the heavy-hole band or a non-equivalent maximum and two equivalent maxima of the light-hole valence band. Galvanomagnetic effects in n-CdSb reveal the existence of two groups of carriers. These are the electrons of a single minimum in isotropic conduction band and the itinerant electrons of the narrow impurity band, having at low temperatures the energies above the bottom of the conduction band. It is found that above this impurity band exists second impurity band of only localized states and the energy of both impurity bands depend on temperature so that they sink into the band gap when temperature is increased. The bands are splitted by the spin, and in strong magnetic fields the energy difference between them decreases and redistribution of the electrons between the two impurity bands takes place. Mobility of the conduction band carriers demonstrates that scattering in n-CdSb at low temperatures is strongly anisotropic. This is because of domination from scattering on the neutral impurity centers and increasing of the contribution to mobility from scattering by acoustic phonons when temperature increases. Metallic conductivity in zero or weak magnetic field is changed to activated conductivity with increasing of magnetic field. This exhibits a metal-insulator transition (MIT) induced by the magnetic field due to shift of the Fermi level from the interval of extended states to that of the localized states of the electron spectrum near the edge of the conduction band. The Mott variablerange hopping conductivity is observed in the low- and high-field intervals on the insulating side of the MIT. The results yield information about the density of states, the localization radius of the resonant impurity band with completely localized states and about the donor band. In high magnetic fields this band is separated from the conduction band and lies below the resonant impurity bands.

Upgrading of thethird generation of the Remote Diagnostic Systems for ABB Marine Propulsion Systems

Remote diagnostics has become very popular in marine industry. Diagnostic systems are improved all the time and the newest monitoring systems are constantly taken into operation. Most vessels are, however, rigged up by outmoded facilities, which should be updated. In this work the principles of operating of such a remote diagnostic system as the ABB's third generation remote diagnostic system (RDS) and the newest Propulsion Condition Management System (PCMS) are studied. As a result of the thesis the ways of upgrading the old systems of RDS are presented. Specifically, the work focuses on the establishment of the connection between Advant controller AC-110 from the old system and PCMS server, and in other words how to get Modbus data by OPC server.

Sarjakytkentäisen taajuusmuuttajan ohjauksen toteutus FPGA-piireillä

Tässä diplomityössä tutustutaan sarjakytkentäisen taajuusmuuttajan rakenteeseen ja ohjaukseen. Työssä tarkastellaan myös hajautetun järjestelmän testaamista ja ohjelmointia. Työssä toteutettiin sarjakytkentäisen taajuusmuuttajan modulaattori hajautetusti FPGA-piireille. Lisäksi diplomityössä kehitettiin ja toteutettiin optinen JTAG-rajapinta hajautetun järjestelmän testaukseen ja ohjelmointiin. Laboratoriokoelaitteisto koostui yhdeksästä taajuusmuuttajan ohjauskortista, LUT Master -ohjausyksiköstä ja dSPACE-ohjausjärjestelmästä. Laboratoriomittaukset tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston Säätötekniikan laboratoriossa.

Modeling and Synthesis of Tracking Control for the Belt Drive System

Usingof belt for high precision applications has become appropriate because of the rapid development in motor and drive technology as well as the implementation of timing belts in servo systems. Belt drive systems provide highspeed and acceleration, accurate and repeatable motion with high efficiency, long stroke lengths and low cost. Modeling of a linear belt-drive system and designing its position control are examined in this work. Friction phenomena and position dependent elasticity of the belt are analyzed. Computer simulated results show that the developed model is adequate. The PID control for accurate tracking control and accurate position control is designed and applied to the real test setup. Both the simulation and the experimental results demonstrate that the designed controller meets the specified performance specifications.

Analysis of Active Magnet Bearing Control Software

Problems of the designing active magnet bearingcontrol are developed. The estimation controller are designed and applied to a rigid rotor. The mathematical model of the active magnet bearing controller is developed. This mathematical model is realized on a DSP. The results of this realization are analyzed. The conclusions about the digital signal processing are made.

On the differential evolution algorithm and its appliation to training radial basis function networks

The parameter setting of a differential evolution algorithm must meet several requirements: efficiency, effectiveness, and reliability. Problems vary. The solution of a particular problem can be represented in different ways. An algorithm most efficient in dealing with a particular representation may be less efficient in dealing with other representations. The development of differential evolution-based methods contributes substantially to research on evolutionary computing and global optimization in general. The objective of this study is to investigatethe differential evolution algorithm, the intelligent adjustment of its controlparameters, and its application. In the thesis, the differential evolution algorithm is first examined using different parameter settings and test functions. Fuzzy control is then employed to make control parameters adaptive based on an optimization process and expert knowledge. The developed algorithms are applied to training radial basis function networks for function approximation with possible variables including centers, widths, and weights of basis functions and both having control parameters kept fixed and adjusted by fuzzy controller. After the influence of control variables on the performance of the differential evolution algorithm was explored, an adaptive version of the differential evolution algorithm was developed and the differential evolution-based radial basis function network training approaches were proposed. Experimental results showed that the performance of the differential evolution algorithm is sensitive to parameter setting, and the best setting was found to be problem dependent. The fuzzy adaptive differential evolution algorithm releases the user load of parameter setting and performs better than those using all fixedparameters. Differential evolution-based approaches are effective for training Gaussian radial basis function networks.

Vaarinpidosta virtuaaliaikaan : Sata vuotta suomalaista tilintarkastusta

Tämän tutkimuksen aiheena on tilintarkastuksen historiallinen kehittyminen Suomessa runsaan sadan vuoden aikana. Tutkimuksen tavoitteena on analysoida osakeyhtiön tilintarkastuksen kehitystä ja yhdistää vuosisadan kehityspiirteet tilintarkastuksen kokonaiskuvaksi. Tutkittava periodi alkaa 1800-luvun lopulta ja päättyy 2000-luvun taitteeseen. Tutkimuksessa tarkastellaan suomalaista tilintarkastusinstituutiota, joka jaetaan kolmeen osaan: tilintarkastusta säätelevään normistoon (normit), tilintarkastajajärjestelmään (toimijat) ja tilintarkastuksen sisältöön (tehtävät). Tutkimuksessa tavoitellaan vastauksia kysymyksiin: mitä tarkastettiin, milloin tarkastettiin, kuka tarkasti ja miten tarkastettiin eri aikakausina? Tutkimus perustuu historialliseen lähdeaineistoon, jonka muodostavat tutkimusajanjakson lainsäädäntö, lainvalmisteluasiakirjat, viranomaisten ohjeet ja päätökset, alan järjestöjen suositukset, ammattilehtien artikkelit sekä laskentatoimen ja tilintarkastuksen ammattikirjallisuus. Metodologisesti tutkimus on teoreettinen, kvalitatiivinen historiantutkimus, jossa lähdeaineistoa käsitellään lähdekriittisesti ja osittain sisältöanalyysin keinoin. Tilintarkastusta säätelevässä normistossa keskeisiä lakeja ovat olleet osakeyhtiölaki, kirjanpitolaki ja tilintarkastuslaki. Lakisääteinen tilintarkastus alkoi vuoden 1895 osakeyhtiölaista, joka uudistui vuonna 1978 ja jälleen vuonna 1997. Kirjanpitolainsäädäntö on uudistunut viidesti: 1925 ja 1928, 1945, 1973, 1993 sekä 1997. Vuoden 1994 tilintarkastuslakiin koottiin tilintarkastuksen säädökset useista laeista. Muita normistoja ovat olleet EY:n direktiivit, Kilan ohjeet, KHT-yhdistyksen suositukset, Keskuskauppakamarin säännökset ja viimeisimpinä IAS- ja ISA-standardit. Ammattimainen tilintarkastajajärjestelmä saatiin maahamme kauppiaskokousten ansiosta. Ammattimaisena tilintarkastuksen toimijana aloitti Suomen Tilintarkastajainyhdistys vuonna 1911, ja sen toimintaa jatkoi KHT-yhdistys vuodesta 1925 alkaen. Tilintarkastajien auktorisointi siirtyi Keskuskauppakamarille vuonna 1924. HTM-tilintarkastajat ovat olleet alalla vuodesta 1950 lähtien. Kauppakamarijärjestö on toiminut hyväksyttyjen tilintarkastajien valvojana koko ammattimaisen tilintarkastustoiminnan ajan. Valtion valvontaa suorittaa VALA (Valtion tilintarkastuslautakunta). Koko tutkittavan periodin ajan auktorisoitujen tilintarkastajien rinnalla osakeyhtiöiden tarkastajina ovat toimineet myös maallikot.Tilintarkastuksen tehtäviin kuului vuoden 1895 osakeyhtiölain mukaan hallinnon ja tilien tarkastus. Myöhemmin sisältö täsmentyi tilinpäätöksen, kirjanpidon ja hallinnon tarkastukseksi. Tutkimusajanjakson alussa tilintarkastus oli manuaalista kaikkien tositteiden prikkausta ja virheiden etsimistä. Myöhemmin tarkastus muuttui pistokokeiksi. Kertatarkastuksesta siirryttiin jatkuvaan valvontatarkastukseen 1900-luvun alkupuolella. Dokumentoinnista ja työpapereista alkaa olla havaintoja 1930-luvulta lähtien. Atk-tarkastus yleistyi 1970- ja 1980-luvuilla, jolloin myös riskianalyyseihin alettiin kiinnittää huomiota. Hallinnon tarkastuksen merkitys on kasvanut kaiken aikaa. Tilintarkastuskertomukset olivat tutkimusajanjakson alussa vapaamuotoisia ja sisällöltään ilmaisurikkaita ja kuvailevia. Kertomus muuttui julkiseksi vuoden 1978 osakeyhtiölain myötä. Myöhemmin KHT-yhdistyksen vakiokertomusmallit yhdenmukaistivat ja pelkistivät raportointia. Tutkimuksen perusteella tilintarkastuksen historia voidaan jakaa kolmeen kauteen, jotka ovat tilintarkastusinstituution rakentumisen kausi (1895 - 1950), vakiintumisen kausi (1951 - 1985) ja kansainvälistymisen ja julkisuuden kausi (1986 alkaen). Tutkimusajanjakson jokaisella vuosikymmenellä keskusteltiin jatkuvasti tilintarkastajien riittävyydestä, alalle pääsyn ja tutkintojen vaikeudesta, tilintarkastajien ammattitaidon tasosta,hallinnon tarkastuksen sisällöstä, tilintarkastuskertomuksesta sekä maallikkotarkastajien asemasta. 1990-luvun keskeisimmät keskusteluaiheet olivat konsultointi, riippumattomuus, odotuskuilu sekä tilintarkastuksen taso ja laadunvalvonta. Analysoitaessa tilintarkastuksen muutoksia runsaan sadan vuoden ajalta voidaan todeta, että tilintarkastuksen ydintehtävät eivät juurikaan ole muuttuneet vuosikymmenien kuluessa. Osakeyhtiön tilintarkastus on edelleenkin laillisuustarkastusta. Sen tarkoituksena on yhä kirjanpidon, tilinpäätöksen ja hallinnon tarkastus. Tilintarkastajat valvovat osakkeenomistajien etua ja raportoivat heille tarkastuksen tuloksista. Tilintarkastuksen ulkoinen maailma sen sijaan on muuttunut vuosikymmenten saatossa. Kansainvälistyminen on lisännyt säännösten määrää, odotuksia ja vaatimuksia on nykyisin enemmän, uusi tekniikka mahdollistaa nopean tiedonkulun ja valvonta on lisääntynyt nykypäivää kohti tultaessa. Tilintarkastajan pätevyys perustuu nykyään tietotekniikan, tietojärjestelmien ja yrityksen toimialantuntemukseen. Runsaan sadan vuoden takaisen lain vaarinpitovaatimuksesta on tultu virtuaaliaikaiseen maailmaan!