E-thesis repository – processes and data

Poster at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

On sliding mode control ofhydraulic servo systems and a manipulator

The aim of the study is to developa novel robust controller based on sliding mode control technique for the hydraulic servo system with flexible load and for a flexible manipulator with the lift and jib hydraulic actuators. For the purpose of general control design, a dynamic model is derived describing the principle physical behavior for both the hydraulic servo system and the flexible hydraulic manipulator. The mechanism of hydraulic servo systems is described by basic mathematical equations of fluid powersystems and the dynamics of flexible manipulator is modeled by the assumed modemethod. The controller is constructed so as to track desired trajectories in the presence of model imprecision. Experimental and simulation results demonstratethat sliding mode control has benefits which can be used to guarantee stabilityin uncertain systems and improve the system performance and load tolerance.

Mass transfer and particleinteractions in granular systems and suspension flows

The purpose of this study was to investigate some important features of granular flows and suspension flows by computational simulation methods. Granular materials have been considered as an independent state ofmatter because of their complex behaviors. They sometimes behave like a solid, sometimes like a fluid, and sometimes can contain both phases in equilibrium. The computer simulation of dense shear granular flows of monodisperse, spherical particles shows that the collisional model of contacts yields the coexistence of solid and fluid phases while the frictional model represents a uniform flow of fluid phase. However, a comparison between the stress signals from the simulations and experiments revealed that the collisional model would result a proper match with the experimental evidences. Although the effect of gravity is found to beimportant in sedimentation of solid part, the stick-slip behavior associated with the collisional model looks more similar to that of experiments. The mathematical formulations based on the kinetic theory have been derived for the moderatesolid volume fractions with the assumption of the homogeneity of flow. In orderto make some simulations which can provide such an ideal flow, the simulation of unbounded granular shear flows was performed. Therefore, the homogeneous flow properties could be achieved in the moderate solid volume fractions. A new algorithm, namely the nonequilibrium approach was introduced to show the features of self-diffusion in the granular flows. Using this algorithm a one way flow can beextracted from the entire flow, which not only provides a straightforward calculation of self-diffusion coefficient but also can qualitatively determine the deviation of self-diffusion from the linear law at some regions nearby the wall inbounded flows. Anyhow, the average lateral self-diffusion coefficient, which was calculated by the aforementioned method, showed a desirable agreement with thepredictions of kinetic theory formulation. In the continuation of computer simulation of shear granular flows, some numerical and theoretical investigations were carried out on mass transfer and particle interactions in particulate flows. In this context, the boundary element method and its combination with the spectral method using the special capabilities of wavelets have been introduced as theefficient numerical methods to solve the governing equations of mass transfer in particulate flows. A theoretical formulation of fluid dispersivity in suspension flows revealed that the fluid dispersivity depends upon the fluid properties and particle parameters as well as the fluid-particle and particle-particle interactions.

Tietotekniikkapalveluiden tuotteistaminen metsäteollisuus-yrityksessä

Tietotekniikkapalvelut on palveluorganisaatio, jonka tavoitteena on tarjota asiakkaalleen toimivat tietoliikenneyhteydet ja toimivat tietojärjestelmät metsäteollisuuden vaatimiin tarpeisiin vastaten. Häiriöttömän ja jatkuvatoimisen tuotannon takaamiseksi tukiprosesseja kehitetään jatkuvasti. Suuren konsernin ongelmana ovat toisistaan poikkeavat käytännöt ja tästä aiheutuvat tehokkuuserot. Tutkimuksessa selvitetään, mitä IT-palveluiden tuotteistaminen merkitsee ja kuvataan tietotekniikkasektorin palvelutuotteiden rakentuminen, hallinta ja käyttömahdollisuus metsäteollisuusyrityksessä. IT-palveluiden tuotteistamisella haetaan sisäistä tehokkuutta sekä laadukkaampaa tulosta. Tuotteistamalla palvelut saadaan tietopääoma paremmin hallintaan ja jakeluun. Suorituskyvyn hallinnan avulla saadaan palveluihin läpinäkyvyyttä ja kehitystoiminta tehostuu. Tuotteistusprojektin tavoitteena on rakentaa globaalit tuotekuvaukset metsäteollisuusyrityksen tietotekniikkapalveluista, joita yksiköt voivat tarkentaa ja syventää haluamalleen tasolle. Tuotekuvausten rakentaminen edellyttää toimintamallien perusteellista läpikäyntiä ja tarvittavien osaamisten selvittämistä sekä palveluiden suorituskykyodotusten määrittämistä. Tietotekniikkasektorin tuotteistusprojektin tuloksena palvelut jaetaan kolmeen palveluryhmään: tietojärjestelmäpalvelut, tietoliikennepalvelut sekä tietoturvapalvelut. Tietojärjestelmäpalvelut kuvataan vielä tarkemmin perustietotekniikka- ja järjestelmäpalvelutuotteiksi. Samoin tietoliikennepalvelut jaetaan datansiirto- ja puheensiirtopalvelutuotteiksi. Palvelutuotteita, siis tuotetietoa, hallitaan ja ylläpidetään tietojärjestelmällä, mistä on liityntä operatiiviseen järjestelmään.

Myynnin raportoinnin kehittäminen kassajärjestelmähankkeen yhteydessä

Raportointi liittyy kiinteänä osana yrityksen jokapäiväiseen toimintaan. Raportoinnin sisältö ja muoto vaihtelevat organisaatiotasosta riippuen päivittäisen toiminnan tarkkailusta kuukausittaiseen tulosraportointiin. Raportointi voidaan toteuttaa operatiivisten järjestelmien kautta tai nykyisin entistä suositumpana vaihtoehtona on keskitetty raportointi. Uuden raportointijärjestelmän hankintaprojekti on usein koko yritystä koskeva investointi. Jos raportointijärjestelmällä on tarkoitus raportoida sekä operatiivista toimintaa että johdon tarpeita, on sen mukauduttava moneen tarkoitukseen. Aluksi on tärkeää määritellä tietotarpeet ja tavoitteet projektille unohtamatta riskien- ja projektinhallintaa sekä investointilaskelmia. Jos raportoidaan myös yrityksen ulkopuolelle, tulee ottaa huomioon mahdolliset säädökset sekä tietoturvallisuusnäkökulmat. Myös yrityksen toimintatapoja ja – prosesseja on syytä tarkastella kriittisesti ennen järjestelmähankintaa jolloin voidaan havaita uusia raportointikohteita, tai toimintatapoja voidaan uudelleen organisoida parhaan toimintatavan saavuttamiseksi. Raportointijärjestelmää hankittaessa turvaudutaan usein ulkopuoliseen ohjelmistotoimittajaan, joka integroi ja räätälöi järjestelmän yrityksen omiin tarpeisiin soveltuvaksi. Raportointijärjestelmän hankintaprojekti ei lopu käyttöönottoon vaan projektin alussa on huomioitava myös järjestelmän huomattavasti pisin elinkaari eli käyttö ja ylläpito. Raportointi-, kuten ei moni muukaan tietojärjestelmä, ole ikinä valmis sillä tarpeet ja toimintatavat muuttuvat ajan kuluessa ja käyttäjien tietoisuus lisääntyy.

New kernel functions and learning methods for text and data mining

Recent advances in machine learning methods enable increasingly the automatic construction of various types of computer assisted methods that have been difficult or laborious to program by human experts. The tasks for which this kind of tools are needed arise in many areas, here especially in the fields of bioinformatics and natural language processing. The machine learning methods may not work satisfactorily if they are not appropriately tailored to the task in question. However, their learning performance can often be improved by taking advantage of deeper insight of the application domain or the learning problem at hand. This thesis considers developing kernel-based learning algorithms incorporating this kind of prior knowledge of the task in question in an advantageous way. Moreover, computationally efficient algorithms for training the learning machines for specific tasks are presented. In the context of kernel-based learning methods, the incorporation of prior knowledge is often done by designing appropriate kernel functions. Another well-known way is to develop cost functions that fit to the task under consideration. For disambiguation tasks in natural language, we develop kernel functions that take account of the positional information and the mutual similarities of words. It is shown that the use of this information significantly improves the disambiguation performance of the learning machine. Further, we design a new cost function that is better suitable for the task of information retrieval and for more general ranking problems than the cost functions designed for regression and classification. We also consider other applications of the kernel-based learning algorithms such as text categorization, and pattern recognition in differential display. We develop computationally efficient algorithms for training the considered learning machines with the proposed kernel functions. We also design a fast cross-validation algorithm for regularized least-squares type of learning algorithm. Further, an efficient version of the regularized least-squares algorithm that can be used together with the new cost function for preference learning and ranking tasks is proposed. In summary, we demonstrate that the incorporation of prior knowledge is possible and beneficial, and novel advanced kernels and cost functions can be used in algorithms efficiently.

Investigation and data adaptive analysis of CARS spectra

In this diploma work advantages of coherent anti-Stokes Raman scattering spectrometry (CARS) and various methods of the quantitative analysis of substance structure with its help are considered. The basic methods and concepts of the adaptive analysis are adduced. On the basis of these methods the algorithm of automatic measurement of a scattering strip size of a target component in CARS spectrum is developed. The algorithm uses known full spectrum of target substance and compares it with a CARS spectrum. The form of a differential spectrum is used as a feedback to control the accuracy of matching. To exclude the influence of a background in CARS spectra the differential spectrum is analysed by means of its second derivative. The algorithm is checked up on the simulated simple spectra and on the spectra of organic compounds received experimentally.

Tietoturvan huomioiminen tietojärjestelmien ulkoistamisessa; Case: Lappeenrannan sosiaali- ja terveystoimi

Tässä diplomityössä tarkastellaan tietoturvan huomioimista tietojärjestelmien ja niiden palveluiden ulkoistamisen yhteydessä. Ulkoistuksen myötä tietohallinnon rooli on muuttunut. Ennen organisaatio on itse määrittänyt halutun tietoturvatason ja varmistanut sitä kautta oman tiedon turvaamisen. Ulkoistamalla omia tietojärjestelmiä tai palveluita, joutuu organisaatio määrittelemään myös näille ulkoistetuille palveluille tietoturvatason ja valvomaan tason saavuttamista ja kehittämistä. Tämä on tuonut muutosta ja sitä kautta paineita ymmärtää ulkoistamista ja sen vaativia toimenpiteitä myös tietoturvan kannalta. Työssä paneudutaan ulkoistamisen teoreettiseen taustaan käymällä läpi ulkoistamisen syitä ja motiiveja. Tässä osassa kuvataan myös erityisesti niitä elementtejä, jotka ovat keskeisiä tietojärjestelmien ja tietohallinnon ulkoistamiselle. Suomen lainsäädäntö ei tunne yhtä ainoaa lakia, joka ottaa kantaa tietoturvaan tai – suojaan, vaan tietoturvan määrittäviä lakeja ja säädöksiä on useita. Tässä työssä tarkastellaan yleisimpiä tietoturvaan vaikuttavia lainsäädäntöjä ja standardeja. Tietoturvan tasoon ulkoistetuissa järjestelmissä voidaan vaikuttaa vain sopimus- käytännön kautta. Ulkoistamisen ja sitä kautta tietoturvan yksi tärkeimpiä elementtejä on sopimuskäytäntö, joten sen läpikäynti tutkimuksessa on yksi oleellisimmista asioista. Tutkimuksen empiirisessä osassa käydään läpi Lappeenrannan kaupungin sosiaali- ja terveystoimen tietojärjestelmien ulkoistamisprosessi ja peilataan sitä teoreettiseen taustaan. Tietoturvan ulkoistamisprosessi esitellään sen eri osa-alueiden kautta niin, että siinä huomioidaan erikseen tekninen tietoturva, dokumentaatio ja tietoturvaorganisaatio sekä henkilöturvallisuus.

Trigger and data link system for CMS Resistive Plate Chambers at the LHC accelerator

The purpose of the work was to realize a high-speed digital data transfer system for RPC muon chambers in the CMS experiment on CERN’s new LHC accelerator. This large scale system took many years and many stages of prototyping to develop, and required the participation of tens of people. The system interfaces to Frontend Boards (FEB) at the 200,000-channel detector and to the trigger and readout electronics in the control room of the experiment. The distance between these two is about 80 metres and the speed required for the optic links was pushing the limits of available technology when the project was started. Here, as in many other aspects of the design, it was assumed that the features of readily available commercial components would develop in the course of the design work, just as they did. By choosing a high speed it was possible to multiplex the data from some the chambers into the same fibres to reduce the number of links needed. Further reduction was achieved by employing zero suppression and data compression, and a total of only 660 optical links were needed. Another requirement, which conflicted somewhat with choosing the components a late as possible was that the design needed to be radiation tolerant to an ionizing dose of 100 Gy and to a have a moderate tolerance to Single Event Effects (SEEs). This required some radiation test campaigns, and eventually led to ASICs being chosen for some of the critical parts. The system was made to be as reconfigurable as possible. The reconfiguration needs to be done from a distance as the electronics is not accessible except for some short and rare service breaks once the accelerator starts running. Therefore reconfigurable logic is extensively used, and the firmware development for the FPGAs constituted a sizable part of the work. Some special techniques needed to be used there too, to achieve the required radiation tolerance. The system has been demonstrated to work in several laboratory and beam tests, and now we are waiting to see it in action when the LHC will start running in the autumn 2008.

Operation and Maintenance Security Service for OSS-RC networks

Security issues in telecommunication networks have become more important due to the development of the industry. The number of network elements and services has increased in the radio network as in the core network side, which has increased the number of security related issues. Ericsson has developed an OSS-RC product for operation and maintenance porpoises into the telecommunication networks. OSS-RC is used in a number of telecommunications operators, which have Ericsson's products used in their telecommunication networks. Ericsson provides product installation and maintenance support and guidance, but despite this, the product may have security related issues, either due to lack of following the instructions, human error or defect in the product itself or in a third party products attached. Ericsson’s Operation and Maintenance Security Service for OSS-RC networks aims to provide tools for checking the security level of the O&M product so that it meets all requirements and Ericsson’s own security related rules. Each customer has a unique telecommunications network structure and services, and so the security service has to be to create individually depending on the customer. The purpose of this thesis is to define the basic instructions for creating the security service for different customers.

Satelliittipaikannukseen perustuvan reaaliaikaisen jäljitysohjelmiston toteutus

Satelliittipaikannuksen hyödyntäminen eri sovellusaloilla ja siviilikäytössä on kasvanut merkittävästi 2000-luvulla Yhdysvaltojen puolustusministeriön lopetettua GPS-järjestelmän tarkoituksenmukaisen häirinnän. Langattomien datayhteyksien yleistyminen ja nopeuksien kasvaminen on avannut paikkatiedon käyttämiseksi ja hyödyntämiseksi reaaliaikaisesti uusia mahdollisuuksia. Kustannusten kasvaessa on tehokkaasta liikennöinnistä tullut tänä päivänä erittäin tärkeä osa yritysten päivittäisiä toimintoja. Ajoneuvojen hallinta on yksi tapa, jolla pyritään tehostamaan logistisia toimintoja ja vähentämään siitä aiheutuvia kustannuksia. Seuraamalla reaaliaikaisesti ajoneuvojen liikennöintiä voidaan pyrkiä saavuttamaan säästöjä optimoimalla aikatauluja ja reittejä sekä uudelleenohjaamalla ajoneuvoja sijaintien mukaan vähentäen näin kuljettua matkaa ja aikaa. Tässä diplomityössä tavoitteena on tutkia kuinka satelliittipaikannusta, paikkatietoa ja langattomia datayhteyksiä hyödyntämällä voidaan toteuttaa reaaliaikainen jäljitysohjelmisto. Työssä esitellään aluksi paikannustekniikat ja niiden toiminta. Lisäksi tutkitaan kuinka tiedonsiirto voidaan järjestelmässä toteuttaa sekä tarkastellaan järjestelmän kehityksessä huomioitavia tietoturvanäkökohtia. Tutkimuksen pohjalta suunniteltiin ja toteutettiin reaaliaikainen jäljitysohjelmisto kotipalveluyrityksen ajoneuvojen paikannustarpeisiin. Järjestelmän avulla voidaan valvoa ja jäljittää ajoneuvojen sijainteja kartalla reaaliaikaisesti sekä paikantaa tiettyä kohdetta lähimpänä olevat ajoneuvot. Tämä mahdollistaa hälytyksen sattuessa lähimpänä olevan työntekijän lähettämisen asiakaskohteeseen mahdollisimman nopeasti. Järjestelmän avulla käyttäjät voivat lisäksi seurata ajamiaan matkoja ja pitää automaattista ajopäiväkirjaa. Lopuksi työssä arvioidaan toteutetun järjestelmän toimintaa testauksessa saatujen mittaustulosten perusteella.

Exploring the role and transformative potential of human rights in development practice and food security : case study from Malawi

Avhandlingen är en analys av den roll som mänskliga rättigheter spelar i utvecklingssamarbete i allmänhet och tre matsäkerhetsprojekt i Malawi i synnerhet. Författaren undersöker huruvida mänskliga rättigheter kan bidra till samhälleliga förändringsprocesser. Undersökningen har en diskursiv syn på mänskliga rättigheter; rättigheter ses som sociala konstruktioner skapade av människor, konstruktioner som förändras i takt med att aktörerna ger dem ny mening. Människorättsbaserade utvecklingsstrategier riktar uppmärksamheten mot olika aktörers skyldigheter samt vikten av att mänskliga rättigheter inte kränks genom utvecklingspolitiska beslut. En analys som utgår från mänskliga rättigheter kan leda till att nya frågor lyfts fram: vem har skyldigheter, vem har rättigheter, och varför förverkligas inte dessa? Fokus flyttas till hur politiska, ekonomiska och juridiska strukturer kan förändras så att de främjar mänskliga rättigheter. Författaren använder empiriskt material från Malawi för att visa vilken roll mänskliga rättigheter och så kallade människorättsprinciper spelar inom tre projekt: (1) ett mathjälpsprojekt; (2) ett rättighetsbaserat projekt med fokus på att stärka strategier för livsuppehälle; (3) ett juridiskt projekt inom ramen för vilket man skapat ett lagförslag om rätten till föda. Analysen visar att det rättighetsbaserade projektet strävade efter den mest djupgående samhälleliga förändringen. Människorättsprinciperna ansvarighet och deltagande handlade inte endast om verksamheten inom projektet utan man strävade även efter att stärka dessa principer mellan medborgare och myndigheter. Rättigheter, som ett sätt att tala, tänka och handla, inte som abstrakta juridiska normer, påverkade de lokala aktörernas sätt att kräva bl.a. tjänster av lokala myndigheter. Teoretiskt kan man säga att det rättighetsbaserade projektet representerar ett aktörsperspektiv på mänskliga rättigheter där aktörernas egna uppfattningar om vad de är berättigade till samt krav på myndigheters ansvar formade vilken mening rättigheterna kom att få.