Modellazione grafica di elicotteri per la simulazione del volo

L'obiettivo di questo elaborato di tesi �� la modellazione grafica delle cabine di pilotaggio di due elicotteri civili: si prevede una futura implementazione del modello di volo completo sul simulatore FlightGear. I due velivoli presi in considerazione sono stati sviluppati dall'azienda AgustaWestland e sono denominati AW109 e AW139. I modelli di volo sono composti da una parte grafica e dal modello dinamico del volo. La presente tesi si occupa del primo aspetto. Il lavoro di tesi �� iniziato con una fase preliminare di ricerca che ha richiesto lo studio di come i modelli dinamici di volo siano implementati nel simulatore FlightGear; �� stato, inoltre, approfondito l'utilizzo del linguaggio di markup XML necessario a descrivere il funzionamento e le caratteristiche dei velivoli in FlightGear. Ha fatto seguito la fase di scrittura dei file XML, facendo riferimento a modelli di elicotteri preesistenti e all'effettiva modellazione degli strumenti di bordo, attraverso il programma CAD Blender. Nella fase finale sono stati studiati e posizionati i vari strumenti principali di bordo, consultando i manuali degli elicotteri e ottenendo delle cabine di pilotaggio del tutto simili a quelle reali dei velivoli considerati. Gli sviluppi futuri di questo lavoro prevedono l'integrazione dei modelli grafici qui implementati nel modello di volo completo dei due elicotteri presi in considerazione.

Sviluppo di un codice di simulazione gara di un veicolo solare: il caso Italian Solar Challenge

L'elaborato in questione fa riferimento all���implementazione di un codice di simulazione gara, tenutasi all'Autodromo di Imola, di un veicolo solare applicato al caso Italian Solar Challenge. Per avere la possibilit�� di effettuare scelte strategiche sulla conduzione di gara, si �� voluto creare un programma che fosse in grado di modellare: il veicolo designato per questa competizione, la produzione di energia generata dai pannelli solari, il comportamento della batteria; inoltre, che permettesse anche di integrare il regolamento per la restituzione del punteggio finale, di considerare il tracciato nel quale la competizione si svolge e di aver un tempo di calcolo limitato e contemporaneamente avere un���adeguata accuratezza.

Simulazione numerica di sensori in fibra ottica distribuiti per rilevamento del danno in materiali compositi

Le fibre ottiche sono materiali costituiti al loro interno da fibre di vetro o filamenti polimerici. Esse attualmente trovano grande impiego nel campo della telecomunicazione, ma �� assai importante lo sviluppo che stanno ottenendo nel campo del monitoraggio strutturale. L���obiettivo del lavoro descritto in questo elaborato finale �� di riuscire a sviluppare un programma in grado di computare una simulazione analitico-parametrica riguardante i segnali restituiti da un sensore in fibra ottica. In particolare, sono stati creati due codici (Codice 1 e Codice 2) per sostenere un Codice Esistente. Quest���ultimo prende in input dei dati sperimentali che, invece di essere ottenuti da prove in laboratorio, sono prodotti in uscita dal Codice 1, il quale simula prove a fatica o statiche in provini di diverso materiale. Attraverso l���analisi di questi dati, il codice finale crea delle curve probabilistiche in grado di asserire con quanta probabilit�� e con quale confidenza �� possibile valutare i risultati esplicitati dallo strumento di rilevazione, che in questo caso �� un sensore in fibra ottica. D���altra parte, il Codice 2 analizza le conseguenze nella Probability of Detection e confidenza al variare dei parametri maggiormente influenti nel modello.

Implementazione di reti neurali per missioni di telerilevamento satellitare da immagini iperspettrali

L���utilizzo di reti neurali, applicate a immagini iperspettrali, direttamente a bordo di un satellite, permetterebbe una stima tempestiva ed aggiornata di alcuni parametri del suolo, necessari per ottimizzare il processo di fertilizzazione in agricoltura. Questo elaborato confronta due modelli derivati dalle reti EfficientNet-Lite0 ed EdgeNeXt per la stima del valore di pH del terreno e delle concentrazioni di Potassio (K), Pentossido di Fosforo (P2O5) e Magnesio (Mg) da immagini iperspettrali raffiguranti campi agricoli. Sono stati inoltre testati due metodi di riduzione delle bande: l���Analisi delle Componenti Principali (PCA) e un algoritmo di selezione basato sull���Orthogonal Subspace Projection (OSP). Lo scopo �� ridurre le dimensioni delle immagini al fine di limitare le risorse necessarie all���inferenza delle reti, pur preservandone l���accuratezza. L���esecuzione in tempo reale (23.6 fps) della migliore soluzione ottenuta sul sistema embedded Dev Board Mini ne dimostra l���applicabilit�� a bordo di nanosatelliti.

���Data Augmentation��� per reti neurali profonde per la classificazione del segnale EEG

I recenti sviluppi nel campo dell���intelligenza artificiale hanno permesso una pi�� adeguata classificazione del segnale EEG. Negli ultimi anni �� stato dimostrato come sia possibile ottenere ottime performance di classificazione impiegando tecniche di Machine Learning (ML) e di Deep Learning (DL), facendo uso, per quest���ultime, di reti neurali convoluzionali (Convolutional Neural Networks, CNN). In particolare, il Deep Learning richiede molti dati di training mentre spesso i dataset per EEG sono limitati ed �� difficile quindi raggiungere prestazioni elevate. I metodi di Data Augmentation possono alleviare questo problema. Partendo da dati reali, questa tecnica permette, la creazione di dati artificiali fondamentali per aumentare le dimensioni del dataset di partenza. L���applicazione pi�� comune �� quella di utilizzare i Data Augmentation per aumentare le dimensioni del training set, in modo da addestrare il modello/rete neurale su un numero di campioni pi�� esteso, riducendo gli errori di classificazione. Partendo da questa idea, i Data Augmentation sono stati applicati in molteplici campi e in particolare per la classificazione del segnale EEG. In questo elaborato di tesi, inizialmente, vengono descritti metodi di Data Augmentation implementati nel corso degli anni, utilizzabili anche nell���ambito di applicazioni EEG. Successivamente, si presentano alcuni studi specifici che applicano metodi di Data Augmentation per migliorare le presentazioni di classificatori basati su EEG per l���identificazione dello stato sonno/veglia, per il riconoscimento delle emozioni, e per la classificazione di immaginazione motoria.

Caratterizzazione e simulazione di un generatore eolico di piccole dimensioni

Durante gli ultimi anni sta avendo sempre pi�� rilevanza il problema del cambiamento climatico, dovuto principalmente all���emissione in atmosfera di gas serra. Una delle soluzioni da adottare �� una transizione energetica verso fonti di energia rinnovabili e una progressiva elettrificazione di tutte le tecnologie che utilizzano ancora combustibili fossili. L���obiettivo di questa tesi di Laurea �� analizzare e implementare un semplice modello in MATLAB/Simulink di una turbina eolica, conoscendo solo i dati di targa del generatore, la curva di potenza della turbina e avendo a disposizione dei dati reali di velocit�� del vento, potenza prodotta e velocit�� di rotore. Il progetto quindi consiste in un lavoro di reverse engineering in cui, partendo dai componenti reali, si cerca di ricavare, in maniera empirica e sperimentale, i parametri che ne caratterizzano il modello matematico. Successivamente �� stato implementato un modello su Simulink, partendo da un modello gi�� esistente, in cui si �� simulato il comportamento della macchina, ottenendo una stima della potenza prodotta.

Studio di fattibilit�� e simulazione termodinamica di un prototipo di pompa di calore a R290 di potenza nominale pari a 35 kW

L���elaborato presenta nel dettaglio le fasi di progettazione di un prototipo di unit�� idronica reversibile condensata ad aria avente come fluido refrigerante l���R290 ed una capacit�� frigorifera nominale in freddo di circa 35 kW partendo dalla struttura di una macchina gi�� realizzata La progettazione �� stata eseguita servendosi di un foglio di calcolo realizzato ad-hoc, presentando i metodi di bilancio per una macchina operante sia in regime di riscaldamento che raffrescamento, nonch�� il calcolo degli indici di efficienza puntuali e stagionali in accordo alla normativa vigente. In parallelo sono state eseguite le medesime simulazioni al calcolatore mediante l���impiego di un software tecnico di configurazione, mostrato nel dettaglio, con lo scopo di appurare l���accuratezza del software e capire se i bilanci energetici fossero stati condotti correttamente. Pertanto, nell'elaborato sono esposte le modalit�� con cui tale software �� strutturato e come esso interagisce con i vari componenti costituenti la macchina modellata e simulata.

Modello di simulazione per l���analisi delle criticit�� di un nuovo reparto di confezionamento: il caso Orogel Societ�� Cooperativa Agricola

L���elaborato in questione tratta la creazione, lo sviluppo e l���utilizzo di un modello di simulazione volto a simulare il funzionamento futuro di un reparto di confezionamento di vegetali surgelati, ad oggi ancora in fase di costruzione. L���obiettivo di questo modello �� quello di individuare ed analizzare a priori le possibili criticit�� e i possibili colli di bottiglia che potrebbero verificarsi in seguito alla messa in funzione del nuovo impianto. Il modello di simulazione sar�� quindi uno strumento di supporto alle decisioni che permetter��, all���azienda Orogel, di indirizzare al meglio i propri investimenti e di risparmiare tempo e costi in fase di avvio dell���impianto. Il modello, creato per mezzo del software Plant Simulation, �� stato dapprima validato simulando ordini di produzione realmente realizzati dall���azienda in passato. Successivamente, a seguito di un riscontro positivo sul funzionamento del modello, si �� passati al suo utilizzo. Sono state, quindi, eseguite simulazioni riferite sia al funzionamento nominale dell���impianto sia a possibili scenari alternativi come, ad esempio, un aumento delle battute della linea. �� seguita una fase di analisi dei risultati nei diversi scenari. Quello che si �� riscontrato �� che, durante il funzionamento nominale, non vi sono particolari criticit�� mentre, in determinati scenari alternativi, sono stati individuati alcuni colli di bottiglia. Sono state, dunque, suggerite possibili soluzioni per fronteggiare tali problematiche.

Analisi fem, simulazione e sperimentazione di un azionamento brushless con convertitore boost integrato per DC fast charge

L'elaborato analizza il funzionamento di un integrated boost converter, operante come sistema di interfaccia per la ricarica di un veicolo elettrico operante a 800V con la colonnina di ricarica a 400V. Il convertitore utilizza le fasi dell'azionamento di trazione come induttanze di filtro. Mediante un���analisi agli elementi finiti sono stati estratti i parametri del motore elettrico di un veicolo stradale operante a 800V. Il funzionamento del convertitore �� studiato in ciascuna delle configurazioni proposte in ambiente Simulink. Poi, sono state individuate le posizioni che permettono il funzionamento ottimale del sistema ed infine sono state eseguite le prove a banco per verificare le previsioni dei modelli matematici dell'integrated boost converter. Si �� quindi ottenuta una configurazione dell'azionamento a bordo del veicolo che permette il trasferimento di energia tra batteria e colonnina di ricarica a tensione inferiore, seppur siano richiesti sviluppi futuri per poter avere una ricarica completa della batteria.

Approccio speditivo per la simulazione di scenari di rotta arginale a supporto della gestione emergenziale

Le aree poste in prossimit�� di rilevati arginali si trovano esposte ad un rischio idraulico residuale, associato a possibili eventi di piena eccezionali o al cedimento del sistema arginale. La previsione, mitigazione e prevenzione delle conseguenze connesse a questi possibili fenomeni, nonch�� la loro gestione in tempo reale, rappresentano sfide complesse per le autorit�� competenti. In questo contesto, l'obiettivo della presente attivit�� di tesi �� stato quello di predisporre una metodologia semplificata che, in caso di eventi di piena, potesse offrire una valutazione speditiva del volume esondabile da una ipotetica rotta arginale, senza ricorrere alla modellistica numerica per la quale sono richiesti dati e tempi non sempre disponibili. La metodologia proposta stima un idrogramma sintetico, associato al volume esondabile da una breccia arginale. Le variabili richieste in input sono: l���ipotetica posizione della rotta ed il carico idraulico su di essa (funzione dell���approfondimento della rotta stessa). Lo sviluppo si �� basato su dati di scenari di allagamento (con tempo di ritorno 100 anni) associati a brecce analizzate sul fiume Reno mediante modellazione mono- e bi-dimensionale. Gli scenari di allagamento derivanti dagli idrogrammi sintetici sono stati quindi confrontati con le aree di allagamento conseguenti alle rotte precedentemente simulate, in modo da valutarne la corretta riproduzione. I risultati evidenziano una buona riproduzione delle dinamiche e dell���estensione massima degli allagamenti nel caso della stima dell���idrogramma di esondazione semplificato, facendo pertanto apparire la procedura proposta come un valido strumento a sostegno della gestione emergenziale.

Simulazione fluidodinamica e fluidostrutturale di un tratto aortico addominale

L'obiettivo di questo lavoro di tesi �� quello di simulare il comportamento di un'aorta addominale con e senza aneurismatica, considerando sia la fluidodinamica del flusso sanguigno, sia lo spostamento elastico meccanico dell'aorta, quindi come il primo fattore influisca sul secondo e viceversa. Questo elaborato si propone pertanto di investigare gli strumenti che permettano di intervenire ed evitare situazioni degenerative in ambito cardiovascolare. Partendo dal caso di aneurisma dell'aorta addominale (AAA) e servendosi di una serie di strumenti computazionali �� possibile compiere un confronto tra quadri clinici di diversi pazienti per favorire e facilitare il lavoro di medici e chirurghi, stabilendo una rapida correlazione tra la cattura di immagini in tempo reale dei pazienti attraverso TAC (Tomografia Assiale Computerizzata) e i parametri d���interesse nella formazione di aneurismi. Si fornisce in questo modo al professionista che li osserva un���immediata ed efficiente comprensione del quadro clinico sulla base del quale potr�� decidere se e come intervenire.

Calcolo strutturale tramite simulazione agli elementi finiti ed analisi delle criticit�� di macchinari della linea di prodotto Handling

Questa tesi si propone di analizzare due macchinari della linea di ���Handling��� della divisione Active di IMA S.p.A., ovvero la macchina ���Cyclops��� e la macchina ���Hercules���. Per entrambe le macchine si vuole svolgere un���analisi completa dei rischi strutturali: si vogliono individuare, infatti, i componenti strutturalmente critici al fine di proporre migliorie e soluzioni per evitare problematiche o danneggiamenti alle macchine. Per l���individuazione delle criticit�� strutturali, la prima cosa effettuata �� stata un���analisi del funzionamento dei macchinari, attraverso uno studio dei singoli componenti e dei loro montaggi, a cui �� seguita un���analisi dei carichi e delle sollecitazioni agenti su entrambe le macchine in condizioni di lavoro standard. A valle di queste analisi �� stato possibile, quindi, individuare i componenti maggiormente sollecitati e, con l���ausilio di un software di nome Creo Simulate, ovvero un���estensione del software PTC Creo, molto diffuso nell���ambito della progettazione 3D di componenti industriali, sono state eseguite delle simulazioni virtuali di calcolo agli elementi finiti. Dall���analisi dei risultati delle simulazioni eseguite al calcolatore si sono evidenziate le eventuali criticit�� di ogni componente proponendo modifiche di progettazione, sia in termini di modifica della geometria del componente, sia riguardo a possibili modifiche nella scelta dei materiali. In aggiunta alle simulazioni virtuali, per completezza d���analisi, sono state svolte anche analisi strutturali di tipo analitico per la verifica di collegamenti bullonati e collegamenti saldati e per la verifica a fatica di alberi in rotazione.

Stereo matching su GPU

La Stereo Vision �� un popolare argomento di ricerca nel campo della Visione Artificiale; esso consiste nell���usare due immagini di una stessa scena,prodotte da due fotocamere diverse, per estrarre informazioni in 3D. L���idea di base della Stereo Vision �� la simulazione della visione binoculare umana:le due fotocamere sono disposte in orizzontale per fungere da ���occhi��� che guardano la scena in 3D. Confrontando le due immagini ottenute, si possono ottenere informazioni riguardo alle posizioni degli oggetti della scena.In questa relazione presenteremo un algoritmo di Stereo Vision: si tratta di un algoritmo parallelo che ha come obiettivo di tracciare le linee di livello di un area geografica. L���algoritmo in origine era stato implementato per la Connection Machine CM-2, un supercomputer sviluppato negli anni 80, ed era espresso in *Lisp, un linguaggio derivato dal Lisp e ideato per la macchina stessa. Questa relazione tratta anche la traduzione e l���implementazione dell���algoritmo in CUDA, ovvero un���architettura hardware per l���elaborazione pa- rallela sviluppata da NVIDIA, che consente di eseguire codice parallelo su GPU. Si dar�� inoltre uno sguardo alle difficolt�� che sono state riscontrate nella traduzione da *Lisp a CUDA.

La stima dell'inerzia nelle reti elettriche

Negli ultimi anni, la rete elettrica ha subito importanti cambiamenti dovuti principalmente al fatto che vi �� stato un sensibile sviluppo di impianti di produzione da fonti rinnovabili. Questo aspetto ha per�� influenzato in modo considerevole il funzionamento della rete ed in particolare la risposta inerziale che essa ha a fronte di uno squilibrio della potenza attiva. In particolare, nella rete si �� registrata una importante riduzione dell���inerzia disponibile in quanto molte delle fonti rinnovabili attualmente installate sono connesse tramite inverter, macchine statiche, che non sono in grado di fornire alcuna risposta inerziale in modo intrinseco. Si sta perci�� rendendo sempre pi�� necessario possedere degli strumenti volti a fornire una stima dell���inerzia a disposizione della rete, in modo tale da facilitare e migliorare la gestione del Sistema Elettrico. In tale contesto, in questa tesi ci si �� concentrati sulla realizzazione di un modello EMTP della rete di distribuzione benchmark europea Cigr��, che permettesse di includere tutte le caratteristiche dinamiche della rete, dei generatori di produzione e in particolare, ci si �� soffermati sulla modellizzazione dei carichi, eseguendo un���analisi e un confronto sulle possibili modalit�� di modellizzazione dei carichi in forma aggregata. Nella seconda parte, sono stati poi sviluppati degli algoritmi che permettessero dai dati raccolti attraverso le simulazioni di ricavare il valore della costante d���inerzia nei differenti scenari.

Modellazione e simulazione di un processo di produzione per l'industria 4.0

In un mondo in continua trasformazione cresce sempre pi�� il numero delle aziende che hanno colto l���importanza della digitalizzazione dei processi produttivi. Alcune di esse si affidano ad esperti capaci di suggerire soluzioni per ottenere servizi di alta qualit�� e fruibilit�� con l���integrazione di sistemi gestionali. Il presente lavoro di tesi ha come obiettivo l���analisi del processo produttivo di una azienda che realizza armadi per stazioni di ricarica elettrica serie terra a colonna. Si compone di sei capitoli, il primo affronta il tema della Simulazione e le sue principali caratteristiche per analizzare un processo di produzione; il secondo esamina i linguaggi, le applicazioni e i modelli di simulazione; il terzo analizza e descrive le peculiarit�� e le caratteristiche del software utilizzato per la simulazione; il quarto capitolo affronta il tema dell���industria 4.0 spingendo all���innovazione nei sistemi produttivi per raggiungere una produzione del tutto automatizzata e interconnessa; nel quinto viene descritto il modello digitale per ottenere in modo preciso un oggetto fisico, cos�� da avere una Simulazione precisa, infine, il sesto esamina la Simulazione e Modellizzazione come strumento per l���ottimizzazione del processo produttivo riguardante armadi per stazioni di ricarica elettrica serie terra a colonna. Il raggiungimento dell���uso della simulazione come supporto all���analisi dinamica di un processo consente di avere una panoramica complessiva di tutte le operazioni, rappresentando, cos�� un vantaggio per le aziende che possono valutare con oggettivit�� soluzioni progettuali alternative, di cui �� difficile prevedere il comportamento, le prestazioni e l���impatto su altri sistemi. Questi risultati sono la risposta alle necessit�� di disporre strumenti per l���anticipazione, il dimensionamento e il contenimento dei rischi di progetto.