Robust STATCOM control for the stabilisation of fixed-speed wind turbines during low voltages

This paper presents a robust voltage control scheme for fixed-speed wind generators using a static synchronous compensator (STATCOM) controller. To enable a linear and robust control framework with structured uncertainty, the overall system is represented by a linear part plus a nonlinear part that covers an operating range of interest required to ensure stability during severe low voltages. The proposed methodology is flexible and readily applicable to larger wind farms of different configurations. The performance of the control strategy is demonstrated on a two area test system. Large disturbance simulations demonstrate that the proposed controller enhances voltage stability as well as transient stability of induction generators during low voltage ride through (LVRT) transients and thus enhances the LVRT capability. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Optimization of modal filters based on arrays of piezoelectric sensors

Modal filters may be obtained by a properly designed weighted sum of the output signals of an array of sensors distributed on the host structure. Although several research groups have been interested in techniques for designing and implementing modal filters based on a given array of sensors, the effect of the array topology on the effectiveness of the modal filter has received much less attention. In particular, it is known that some parameters, such as size, shape and location of a sensor, are very important in determining the observability of a vibration mode. Hence, this paper presents a methodology for the topological optimization of an array of sensors in order to maximize the effectiveness of a set of selected modal filters. This is done using a genetic algorithm optimization technique for the selection of 12 piezoceramic sensors from an array of 36 piezoceramic sensors regularly distributed on an aluminum plate, which maximize the filtering performance, over a given frequency range, of a set of modal filters, each one aiming to isolate one of the first vibration modes. The vectors of the weighting coefficients for each modal filter are evaluated using QR decomposition of the complex frequency response function matrix. Results show that the array topology is not very important for lower frequencies but it greatly affects the filter effectiveness for higher frequencies. Therefore, it is possible to improve the effectiveness and frequency range of a set of modal filters by optimizing the topology of an array of sensors. Indeed, using 12 properly located piezoceramic sensors bonded on an aluminum plate it is shown that the frequency range of a set of modal filters may be enlarged by 25-50%.

Phase Equilibrium and Optimization Tools: Application for Enhanced Structured Lipids for Foods

Solid-liquid phase equilibrium modeling of triacylglycerol mixtures is essential for lipids design. Considering the alpha polymorphism and liquid phase as ideal, the Margules 2-suffix excess Gibbs energy model with predictive binary parameter correlations describes the non ideal beta and beta` solid polymorphs. Solving by direct optimization of the Gibbs free energy enables one to predict from a bulk mixture composition the phases composition at a given temperature and thus the SFC curve, the melting profile and the Differential Scanning Calorimetry (DSC) curve that are related to end-user lipid properties. Phase diagram, SFC and DSC curve experimental data are qualitatively and quantitatively well predicted for the binary mixture 1,3-dipalmitoyl-2-oleoyl-sn-glycerol (POP) and 1,2,3-tripalmitoyl-sn-glycerol (PPP), the ternary mixture 1,3-dimyristoyl-2-palmitoyl-sn-glycerol (MPM), 1,2-distearoyl-3-oleoyl-sn-glycerol (SSO) and 1,2,3-trioleoyl-sn-glycerol (OOO), for palm oil and cocoa butter. Then, addition to palm oil of Medium-Long-Medium type structured lipids is evaluated, using caprylic acid as medium chain and long chain fatty acids (EPA-eicosapentaenoic acid, DHA-docosahexaenoic acid, gamma-linolenic-octadecatrienoic acid and AA-arachidonic acid), as sn-2 substitutes. EPA, DHA and AA increase the melting range on both the fusion and crystallization side. gamma-linolenic shifts the melting range upwards. This predictive tool is useful for the pre-screening of lipids matching desired properties set a priori.

Valve friction and nonlinear process model closed-loop identification

Among several process variability sources, valve friction and inadequate controller tuning are supposed to be two of the most prevalent. Friction quantification methods can be applied to the development of model-based compensators or to diagnose valves that need repair, whereas accurate process models can be used in controller retuning. This paper extends existing methods that jointly estimate the friction and process parameters, so that a nonlinear structure is adopted to represent the process model. The developed estimation algorithm is tested with three different data sources: a simulated first order plus dead time process, a hybrid setup (composed of a real valve and a simulated pH neutralization process) and from three industrial datasets corresponding to real control loops. The results demonstrate that the friction is accurately quantified, as well as ""good"" process models are estimated in several situations. Furthermore, when a nonlinear process model is considered, the proposed extension presents significant advantages: (i) greater accuracy for friction quantification and (ii) reasonable estimates of the nonlinear steady-state characteristics of the process. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Multiple synchronous states in static delay-free mutually connected PLL networks

In many engineering applications, the time coordination of geographically separated events is of fundamental importance, as in digital telecommunications and integrated digital circuits. Mutually connected (MC) networks are very good candidates for some new types of application, such as wireless sensor networks. This paper presents a study on the behavior of MC networks of digital phase-locked loops (DPLLs). Analytical results are derived showing that, even for static networks without delays, different synchronous states may exist for the network. An upper bound for the number of such states is also presented. Numerical simulations are used to show the following results: (i) the synchronization precision in MC DPLLs networks; (ii) the existence of synchronous states for the network does not guarantee its achievement and (iii) different synchronous states may be achieved for different initial conditions. These results are important in the neural computation context. as in this case, each synchronous state may be associated to a different analog memory information. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

MDA-based re-engineering with Object-Z

This paper describes a practical application of MDA and reverse engineering based on a domain-specific modelling language. A well defined metamodel of a domain-specific language is useful for verification and validation of associated tools. We apply this approach to SIFA, a security analysis tool. SIFA has evolved as requirements have changed, and it has no metamodel. Hence, testing SIFA’s correctness is difficult. We introduce a formal metamodelling approach to develop a well-defined metamodel of the domain. Initially, we develop a domain model in EMF by reverse engineering the SIFA implementation. Then we transform EMF to Object-Z using model transformation. Finally, we complete the Object-Z model by specifying system behavior. The outcome is a well-defined metamodel that precisely describes the domain and the security properties that it analyses. It also provides a reliable basis for testing the current SIFA implementation and forward engineering its successor.

Fracture resistance of endodontically treated teeth with different heights of crown ferrule restored with prefabricated carbon fiber post and composite resin core by intermittent loading

This study evaluated the fracture resistance of endodontically treated teeth restored with prefabricated carbon fiber posts and varying quantities of coronal dentin. Sixty freshly extracted upper canines were randomly divided into groups of 10 teeth each. The specimens were exposed to 250,000 cycles in a controlled chewing simulator. All intact specimens were subjected to a static load (N) in a universal testing machine at 45 degrees to the long axis. Data were analyzed by 1-way analysis of variance and Tukey test (alpha = .05). Significant differences (P < .001) were found among the mean fracture forces of the test groups (positive control, 0 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, and negative control groups: 1022.82 N, 1008.22 N, 1292.52 N, 1289.19 N, 1255.38 N, and 1582.11, respectively). These results suggested that the amount of coronal dentin did not significantly increase the fracture resistance of endodontically treated teeth restored with prefabricated carbon fiber post and composite resin core. (Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2008;106:e52-e57)

Tolerância a falhas em sistemas de tempo-real distribuídos e embebidos

Este documento descreve um modelo de tolerância a falhas para sistemas de tempo-real distribuídos. A sugestão deste modelo tem como propósito a apresentação de uma solu-ção fiável, flexível e adaptável às necessidades dos sistemas de tempo-real distribuídos. A tolerância a falhas é um aspeto extremamente importante na construção de sistemas de tempo-real e a sua aplicação traz inúmeros benefícios. Um design orientado para a to-lerância a falhas contribui para um melhor desempenho do sistema através do melhora-mento de aspetos chave como a segurança, a confiabilidade e a disponibilidade dos sis-temas. O trabalho desenvolvido centra-se na prevenção, deteção e tolerância a falhas de tipo ló-gicas (software) e físicas (hardware) e assenta numa arquitetura maioritariamente basea-da no tempo, conjugada com técnicas de redundância. O modelo preocupa-se com a efi-ciência e os custos de execução. Para isso utilizam-se também técnicas tradicionais de to-lerância a falhas, como a redundância e a migração, no sentido de não prejudicar o tempo de execução do serviço, ou seja, diminuindo o tempo de recuperação das réplicas, em ca-so de ocorrência de falhas. Neste trabalho são propostas heurísticas de baixa complexida-de para tempo-de-execução, a fim de se determinar para onde replicar os componentes que constituem o software de tempo-real e de negociá-los num mecanismo de coordena-ção por licitações. Este trabalho adapta e estende alguns algoritmos que fornecem solu-ções ainda que interrompidos. Estes algoritmos são referidos em trabalhos de investiga-ção relacionados, e são utilizados para formação de coligações entre nós coadjuvantes. O modelo proposto colmata as falhas através de técnicas de replicação ativa, tanto virtual como física, com blocos de execução concorrentes. Tenta-se melhorar ou manter a sua qualidade produzida, praticamente sem introduzir overhead de informação significativo no sistema. O modelo certifica-se que as máquinas escolhidas, para as quais os agentes migrarão, melhoram iterativamente os níveis de qualidade de serviço fornecida aos com-ponentes, em função das disponibilidades das respetivas máquinas. Caso a nova configu-ração de qualidade seja rentável para a qualidade geral do serviço, é feito um esforço no sentido de receber novos componentes em detrimento da qualidade dos já hospedados localmente. Os nós que cooperam na coligação maximizam o número de execuções para-lelas entre componentes paralelos que compõem o serviço, com o intuito de reduzir atra-sos de execução. O desenvolvimento desta tese conduziu ao modelo proposto e aos resultados apresenta-dos e foi genuinamente suportado por levantamentos bibliográficos de trabalhos de in-vestigação e desenvolvimento, literaturas e preliminares matemáticos. O trabalho tem também como base uma lista de referências bibliográficas.

An automated maneuver control framework for a remotely operated vehicle

OCEANS, 2001. MTS/IEEE Conference and Exhibition (Volume:2 )

Uso Sustentável de Vapor

Em 2006, a IEA (Agência Internacional de Energia), publicou alguns estudos de consumos mundiais de energia. Naquela altura, apontava na fabricação de produtos, um consumo mundial de energia elétrica, de origem fóssil de cerca 86,16 EJ/ano (86,16×018 J) e um consumo de energia nos sistemas de vapor de 32,75 EJ/ano. Evidenciou também nesses estudos que o potencial de poupança de energia nos sistemas de vapor era de 3,27 EJ/ano. Ou seja, quase tanto como a energia consumida nos sistemas de vapor da U.E. Não se encontraram números relativamente a Portugal, mas comparativamente com outros Países publicitados com alguma similaridade, o consumo de energia em vapor rondará 0,2 EJ/ano e por conseguinte um potencial de poupança de cerca 0,02 EJ/ano, ou 5,6 × 106 MWh/ano ou uma potência de 646 MW, mais do que a potência de cinco barragens Crestuma/Lever! Trata-se efetivamente de muita energia; interessa por isso perceber o onde e o porquê deste desperdício. De um modo muito modesto, pretende-se com este trabalho dar algum contributo neste sentido. Procurou-se evidenciar as possibilidades reais de os utilizadores de vapor de água na indústria reduzirem os consumos de energia associados à sua produção. Não estão em causa as diferentes formas de energia para a geração de vapor, sejam de origem fóssil ou renovável; interessou neste trabalho estudar o modo de como é manuseado o vapor na sua função de transporte de energia térmica, e de como este poderá ser melhorado na sua eficiência de cedência de calor, idealmente com menor consumo de energia. Com efeito, de que servirá se se optou por substituir o tipo de queima para uma mais sustentável se a jusante se continuarem a verificarem desperdícios, descarga exagerada nas purgas das caldeiras com perda de calor associada, emissões permanentes de vapor para a atmosfera em tanques de condensado, perdas por válvulas nos vedantes, purgadores avariados abertos, pressão de vapor exageradamente alta atendendo às temperaturas necessárias, “layouts” do sistema de distribuição mal desenhados, inexistência de registos de produção e consumos de vapor, etc. A base de organização deste estudo foi o ciclo de vapor: produção, distribuição, consumo e recuperação de condensado. Pareceu importante incluir também o tratamento de água, atendendo às implicações na transferência de calor das superfícies com incrustações. Na produção de vapor, verifica-se que os maiores problemas de perda de energia têm a ver com a falta de controlo, no excesso de ar e purgas das caldeiras em exagero. Na distribuição de vapor aborda-se o dimensionamento das tubagens, necessidade de purgas a v montante das válvulas de controlo, a redução de pressão com válvulas redutoras tradicionais; será de destacar a experiência americana no uso de micro turbinas para a redução de pressão com produção simultânea de eletricidade. Em Portugal não se conhecem instalações com esta opção. Fabricantes da República Checa e Áustria, têm tido sucesso em algumas dezenas de instalações de redução de pressão em diversos países europeus (UK, Alemanha, R. Checa, França, etc.). Para determinação de consumos de vapor, para projeto ou mesmo para estimativa em máquinas existentes, disponibiliza-se uma série de equações para os casos mais comuns. Dá-se especial relevo ao problema que se verifica numa grande percentagem de permutadores de calor, que é a estagnação de condensado - “stalled conditions”. Tenta-se também evidenciar as vantagens da recuperação de vapor de flash (infelizmente de pouca tradição em Portugal), e a aplicação de termocompressores. Finalmente aborda-se o benchmarking e monitorização, quer dos custos de vapor quer dos consumos específicos dos produtos. Esta abordagem é algo ligeira, por manifesta falta de estudos publicados. Como trabalhos práticos, foram efetuados levantamentos a instalações de vapor em diversos sectores de atividades; 1. ISEP - Laboratório de Química. Porto, 2. Prio Energy - Fábrica de Biocombustíveis. Porto de Aveiro. 3. Inapal Plásticos. Componentes de Automóvel. Leça do Balio, 4. Malhas Sonix. Tinturaria Têxtil. Barcelos, 5. Uma instalação de cartão canelado e uma instalação de alimentos derivados de soja. Também se inclui um estudo comparativo de custos de vapor usado nos hospitais: quando produzido por geradores de vapor com queima de combustível e quando é produzido por pequenos geradores elétricos. Os resultados estão resumidos em tabelas e conclui-se que se o potencial de poupança se aproxima do referido no início deste trabalho.

The significance of Traveler's Route Knowledge for Choice of commuting mode of transport

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

A UML-based approach for modeling industrial control applications

The main purpose of the poster is to present how the Unified Modeling Language (UML) can be used for diagnosing and optimizing real industrial production systems. By using a car radios production line as a case study, the poster shows the modeling process that can be followed during the analysis phase of complex control applications. In order to guarantee the continuity mapping of the models, the authors propose some guidelines to transform the use cases diagrams into a single object diagram, which is the main diagram for the next phases of the development.

Disseny d'un adaptador d'IPs per a NoCs tolerants a falles

L’aparició d’un nou paradigma per al disseny de sistemes multiprocessador, les NoC; requereixen una manera d’adaptar els IP cores ja existents i permetre la seva connexió en xarxa. Aquest projecte presenta un disseny d’una interfície que aconsegueix adaptar un IP core existent, el LEON3; del protocol del bus AMBA al protocol de la xarxa. D’aquesta manera i basant-nos en idees d’interfícies discutides en l’estat de l’art, aconseguim desacoblar el processador del disseny i topologia de la xarxa.