Optimierung von Betriebsstrategien für elektrifizierte Antriebskonzepte

Im Rahmen dieser Arbeit wird eine gemeinsame Optimierung der Hybrid-Betriebsstrategie und des Verhaltens des Verbrennungsmotors vorgestellt. Die Übernahme von den im Steuergerät verwendeten Funktionsmodulen in die Simulationsumgebung für Fahrzeuglängsdynamik stellt eine effiziente Applikationsmöglichkeit der Originalparametrierung dar. Gleichzeitig ist es notwendig, das Verhalten des Verbrennungsmotors derart nachzubilden, dass das stationäre und das dynamische Verhalten, inklusive aller relevanten Einflussmöglichkeiten, wiedergegeben werden kann. Das entwickelte Werkzeug zur Übertragung der in Ascet definierten Steurgerätefunktionen in die Simulink-Simulationsumgebung ermöglicht nicht nur die Simulation der relevanten Funktionsmodule, sondern es erfüllt auch weitere wichtige Eigenschaften. Eine erhöhte Flexibilität bezüglich der Daten- und Funktionsstandänderungen, sowie die Parametrierbarkeit der Funktionsmodule sind Verbesserungen die an dieser Stelle zu nennen sind. Bei der Modellierung des stationären Systemverhaltens des Verbrennungsmotors erfolgt der Einsatz von künstlichen neuronalen Netzen. Die Auswahl der optimalen Neuronenanzahl erfolgt durch die Betrachtung des SSE für die Trainings- und die Verifikationsdaten. Falls notwendig, wird zur Sicherstellung der angestrebten Modellqualität, das Interpolationsverhalten durch Hinzunahme von Gauß-Prozess-Modellen verbessert. Mit den Gauß-Prozess-Modellen werden hierbei zusätzliche Stützpunkte erzeugt und mit einer verminderten Priorität in die Modellierung eingebunden. Für die Modellierung des dynamischen Systemverhaltens werden lineare Übertragungsfunktionen verwendet. Bei der Minimierung der Abweichung zwischen dem Modellausgang und den Messergebnissen wird zusätzlich zum SSE das 2σ-Intervall der relativen Fehlerverteilung betrachtet. Die Implementierung der Steuergerätefunktionsmodule und der erstellten Steller-Sensor-Streckenmodelle in der Simulationsumgebung für Fahrzeuglängsdynamik führt zum Anstieg der Simulationszeit und einer Vergrößerung des Parameterraums. Das aus Regelungstechnik bekannte Verfahren der Gütevektoroptimierung trägt entscheidend zu einer systematischen Betrachtung und Optimierung der Zielgrößen bei. Das Ergebnis des Verfahrens ist durch das Optimum der Paretofront der einzelnen Entwurfsspezifikationen gekennzeichnet. Die steigenden Simulationszeiten benachteiligen Minimumsuchverfahren, die eine Vielzahl an Iterationen benötigen. Um die Verwendung einer Zufallsvariablen, die maßgeblich zur Steigerung der Iterationanzahl beiträgt, zu vermeiden und gleichzeitig eine Globalisierung der Suche im Parameterraum zu ermöglichen wird die entwickelte Methode DelaunaySearch eingesetzt. Im Gegensatz zu den bekannten Algorithmen, wie die Partikelschwarmoptimierung oder die evolutionären Algorithmen, setzt die neu entwickelte Methode bei der Suche nach dem Minimum einer Kostenfunktion auf eine systematische Analyse der durchgeführten Simulationsergebnisse. Mit Hilfe der bei der Analyse gewonnenen Informationen werden Bereiche mit den bestmöglichen Voraussetzungen für ein Minimum identifiziert. Somit verzichtet das iterative Verfahren bei der Bestimmung des nächsten Iterationsschrittes auf die Verwendung einer Zufallsvariable. Als Ergebnis der Berechnungen steht ein gut gewählter Startwert für eine lokale Optimierung zur Verfügung. Aufbauend auf der Simulation der Fahrzeuglängsdynamik, der Steuergerätefunktionen und der Steller-Sensor-Streckenmodelle in einer Simulationsumgebung wird die Hybrid-Betriebsstrategie gemeinsam mit der Steuerung des Verbrennungsmotors optimiert. Mit der Entwicklung und Implementierung einer neuen Funktion wird weiterhin die Verbindung zwischen der Betriebsstrategie und der Motorsteuerung erweitert. Die vorgestellten Werkzeuge ermöglichten hierbei nicht nur einen Test der neuen Funktionalitäten, sondern auch eine Abschätzung der Verbesserungspotentiale beim Verbrauch und Abgasemissionen. Insgesamt konnte eine effiziente Testumgebung für eine gemeinsame Optimierung der Betriebsstrategie und des Verbrennungsmotorverhaltens eines Hybridfahrzeugs realisiert werden.

Identifikation spezieller Funktionen, die durch Rodriguesformeln gegeben sind

Es ist allgemein bekannt, dass sich zwei gegebene Systeme spezieller Funktionen durch Angabe einer Rekursionsgleichung und entsprechend vieler Anfangswerte identifizieren lassen, denn computeralgebraisch betrachtet hat man damit eine Normalform vorliegen. Daher hat sich die interessante Forschungsfrage ergeben, Funktionensysteme zu identifizieren, die über ihre Rodriguesformel gegeben sind. Zieht man den in den 1990er Jahren gefundenen Zeilberger-Algorithmus für holonome Funktionenfamilien hinzu, kann die Rodriguesformel algorithmisch in eine Rekursionsgleichung überführt werden. Falls die Funktionenfamilie überdies hypergeometrisch ist, sogar laufzeiteffizient. Um den Zeilberger-Algorithmus überhaupt anwenden zu können, muss es gelingen, die Rodriguesformel in eine Summe umzuwandeln. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Umwandlung einer Rodriguesformel in die genannte Normalform für den kontinuierlichen, den diskreten sowie den q-diskreten Fall vollständig. Das in Almkvist und Zeilberger (1990) angegebene Vorgehen im kontinuierlichen Fall, wo die in der Rodriguesformel auftauchende n-te Ableitung über die Cauchysche Integralformel in ein komplexes Integral überführt wird, zeigt sich im diskreten Fall nun dergestalt, dass die n-te Potenz des Vorwärtsdifferenzenoperators in eine Summenschreibweise überführt wird. Die Rekursionsgleichung aus dieser Summe zu generieren, ist dann mit dem diskreten Zeilberger-Algorithmus einfach. Im q-Fall wird dargestellt, wie Rekursionsgleichungen aus vier verschiedenen q-Rodriguesformeln gewonnen werden können, wobei zunächst die n-te Potenz der jeweiligen q-Operatoren in eine Summe überführt wird. Drei der vier Summenformeln waren bislang unbekannt. Sie wurden experimentell gefunden und per vollständiger Induktion bewiesen. Der q-Zeilberger-Algorithmus erzeugt anschließend aus diesen Summen die gewünschte Rekursionsgleichung. In der Praxis ist es sinnvoll, den schnellen Zeilberger-Algorithmus anzuwenden, der Rekursionsgleichungen für bestimmte Summen über hypergeometrische Terme ausgibt. Auf dieser Fassung des Algorithmus basierend wurden die Überlegungen in Maple realisiert. Es ist daher sinnvoll, dass alle hier aufgeführten Prozeduren, die aus kontinuierlichen, diskreten sowie q-diskreten Rodriguesformeln jeweils Rekursionsgleichungen erzeugen, an den hypergeometrischen Funktionenfamilien der klassischen orthogonalen Polynome, der klassischen diskreten orthogonalen Polynome und an der q-Hahn-Klasse des Askey-Wilson-Schemas vollständig getestet werden. Die Testergebnisse liegen tabellarisch vor. Ein bedeutendes Forschungsergebnis ist, dass mit der im q-Fall implementierten Prozedur zur Erzeugung einer Rekursionsgleichung aus der Rodriguesformel bewiesen werden konnte, dass die im Standardwerk von Koekoek/Lesky/Swarttouw(2010) angegebene Rodriguesformel der Stieltjes-Wigert-Polynome nicht korrekt ist. Die richtige Rodriguesformel wurde experimentell gefunden und mit den bereitgestellten Methoden bewiesen. Hervorzuheben bleibt, dass an Stelle von Rekursionsgleichungen analog Differential- bzw. Differenzengleichungen für die Identifikation erzeugt wurden. Wie gesagt gehört zu einer Normalform für eine holonome Funktionenfamilie die Angabe der Anfangswerte. Für den kontinuierlichen Fall wurden umfangreiche, in dieser Gestalt in der Literatur noch nie aufgeführte Anfangswertberechnungen vorgenommen. Im diskreten Fall musste für die Anfangswertberechnung zur Differenzengleichung der Petkovsek-van-Hoeij-Algorithmus hinzugezogen werden, um die hypergeometrischen Lösungen der resultierenden Rekursionsgleichungen zu bestimmen. Die Arbeit stellt zu Beginn den schnellen Zeilberger-Algorithmus in seiner kontinuierlichen, diskreten und q-diskreten Variante vor, der das Fundament für die weiteren Betrachtungen bildet. Dabei wird gebührend auf die Unterschiede zwischen q-Zeilberger-Algorithmus und diskretem Zeilberger-Algorithmus eingegangen. Bei der praktischen Umsetzung wird Bezug auf die in Maple umgesetzten Zeilberger-Implementationen aus Koepf(1998/2014) genommen. Die meisten der umgesetzten Prozeduren werden im Text dokumentiert. Somit wird ein vollständiges Paket an Algorithmen bereitgestellt, mit denen beispielsweise Formelsammlungen für hypergeometrische Funktionenfamilien überprüft werden können, deren Rodriguesformeln bekannt sind. Gleichzeitig kann in Zukunft für noch nicht erforschte hypergeometrische Funktionenklassen die beschreibende Rekursionsgleichung erzeugt werden, wenn die Rodriguesformel bekannt ist.

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Efecto de la capacitación del curso AIRE en la intubación orotraqueal del paciente adulto en urgencias

Los médicos responsables del manejo de la vía aérea en urgencias se pueden beneficiar de una capacitación específica para ese fin, como lo es el curso de Apoyo Integral Respiratorio en Emergencias (AIRE). Objetivos: Establecer si la capacitación ofrecida por el curso AIRE genera cambios en la técnica de intubación orotraqueal. Métodos: Estudio prospectivo de intervención, en el cual, antes y después del curso, se evaluó a los participantes del curso AIRE sobre conocimientos teóricos en técnica de intubación y en secuencia rápida de intubación. Se midió el número de intentos de intubación, el tiempo requerido para una intubación exitosa y el grado de laringoscopia obtenido empleando la secuencia rápida de intubación (SRI). Resultados: El tiempo de intubación final fue 28 segundos menor que el inicial (p = 0,010); el número de intubaciones en el primer intento final fue de 93,1%, en comparación con el 75% inicial (p = 0,047). El grado de laringoscopia final fue I: 75,9%, II: 24,1%, en comparación con la inicial, I: 37,2%, II: 48,3% y III: 10,3 (p = 0,000). El promedio del examen teórico final fue 1,91 mayor que en el examen teórico inicial (p = 0,000). Conclusiones: El curso AIRE mejoró significativamente la técnica del manejo de la vía aérea, y la convirtió en una herramienta útil para el personal médico de urgencias

Enhanced fault recovery methods for protected traffic services in GMPLS networks

Les noves tecnologies a la xarxa ens permeten transportar, cada cop més, grans volums d' informació i trànsit de xarxa amb diferents nivells de prioritat. En aquest escenari, on s'ofereix una millor qualitat de servei, les conseqüències d'una fallada en un enllaç o en un node esdevenen més importants. Multiprotocol Lavel Switching (MPLS), juntament amb l'extensió a MPLS generalitzat (GMPLS), proporcionen mecanismes ràpids de recuperació de fallada establint camins, Label Switch Path (LSPs), redundants per ser utilitzats com a camins alternatius. En cas de fallada podrem utilitzar aquests camins per redireccionar el trànsit. El principal objectiu d'aquesta tesi ha estat millorar alguns dels actuals mecanismes de recuperació de fallades MPLS/GMPLS, amb l'objectiu de suportar els requeriments de protecció dels serveis proporcionats per la nova Internet. Per tal de fer aquesta avaluació s'han tingut en compte alguns paràmetres de qualitat de protecció com els temps de recuperació de fallada, les pèrdues de paquets o el consum de recursos. En aquesta tesi presentem una completa revisió i comparació dels principals mètodes de recuperació de fallada basats en MPLS. Aquest anàlisi inclou els mètodes de protecció del camí (backups globals, backups inversos i protecció 1+1), els mètodes de protecció locals i els mètodes de protecció de segments. També s'ha tingut en compte l'extensió d'aquests mecanismes a les xarxes òptiques mitjançant el pla de control proporcionat per GMPLS. En una primera fase d'aquest treball, cada mètode de recuperació de fallades és analitzat sense tenir en compte restriccions de recursos o de topologia. Aquest anàlisi ens dóna una primera classificació dels millors mecanismes de protecció en termes de pèrdues de paquets i temps de recuperació. Aquest primer anàlisi no és aplicable a xarxes reals. Per tal de tenir en compte aquest nou escenari, en una segona fase, s'analitzen els algorismes d'encaminament on sí tindrem en compte aquestes limitacions i restriccions de la xarxa. Es presenten alguns dels principals algorismes d'encaminament amb qualitat de servei i alguna de les principals propostes d'encaminament per xarxes MPLS. La majoria dels actual algorismes d'encaminament no tenen en compte l'establiment de rutes alternatives o utilitzen els mateixos objectius per seleccionar els camins de treball i els de protecció. Per millorar el nivell de protecció introduïm i formalitzem dos nous conceptes: la Probabilitat de fallada de la xarxa i l'Impacte de fallada. Un anàlisi de la xarxa a nivell físic proporciona un primer element per avaluar el nivell de protecció en termes de fiabilitat i disponibilitat de la xarxa. Formalitzem l'impacte d'una fallada, quant a la degradació de la qualitat de servei (en termes de retard i pèrdues de paquets). Expliquem la nostra proposta per reduir la probabilitat de fallada i l'impacte de fallada. Per últim fem una nova definició i classificació dels serveis de xarxa segons els valors requerits de probabilitat de fallada i impacte. Un dels aspectes que destaquem dels resultats d'aquesta tesi és que els mecanismes de protecció global del camí maximitzen la fiabilitat de la xarxa, mentre que les tècniques de protecció local o de segments de xarxa minimitzen l'impacte de fallada. Per tant podem assolir mínim impacte i màxima fiabilitat aplicant protecció local a tota la xarxa, però no és una proposta escalable en termes de consum de recursos. Nosaltres proposem un mecanisme intermig, aplicant protecció de segments combinat amb el nostre model d'avaluació de la probabilitat de fallada. Resumint, aquesta tesi presenta diversos mecanismes per l'anàlisi del nivell de protecció de la xarxa. Els resultats dels models i mecanismes proposats milloren la fiabilitat i minimitzen l'impacte d'una fallada en la xarxa.

A Galerkin boundary element method for high frequency scattering by convex polygons

In this paper we consider the problem of time-harmonic acoustic scattering in two dimensions by convex polygons. Standard boundary or finite element methods for acoustic scattering problems have a computational cost that grows at least linearly as a function of the frequency of the incident wave. Here we present a novel Galerkin boundary element method, which uses an approximation space consisting of the products of plane waves with piecewise polynomials supported on a graded mesh, with smaller elements closer to the corners of the polygon. We prove that the best approximation from the approximation space requires a number of degrees of freedom to achieve a prescribed level of accuracy that grows only logarithmically as a function of the frequency. Numerical results demonstrate the same logarithmic dependence on the frequency for the Galerkin method solution. Our boundary element method is a discretization of a well-known second kind combined-layer-potential integral equation. We provide a proof that this equation and its adjoint are well-posed and equivalent to the boundary value problem in a Sobolev space setting for general Lipschitz domains.

Interannual to decadal climate predictability in the North Atlantic: A multimodel-ensemble study

Ensemble experiments are performed with five coupled atmosphere-ocean models to investigate the potential for initial-value climate forecasts on interannual to decadal time scales. Experiments are started from similar model-generated initial states, and common diagnostics of predictability are used. We find that variations in the ocean meridional overturning circulation (MOC) are potentially predictable on interannual to decadal time scales, a more consistent picture of the surface temperature impact of decadal variations in the MOC is now apparent, and variations of surface air temperatures in the North Atlantic Ocean are also potentially predictable on interannual to decadal time scales. albeit with potential skill levels that are less than those seen for MOC variations. This intercomparison represents a step forward in assessing the robustness of model estimates of potential skill and is a prerequisite for the development of any operational forecasting system.

The Klein-Gordon equation in a domain with time-dependent boundary

We solve a Dirichlet boundary value problem for the Klein–Gordon equation posed in a time-dependent domain. Our approach is based on a general transform method for solving boundary value problems for linear and integrable nonlinear PDE in two variables. Our results consist of the inversion formula for a generalized Fourier transform, and of the application of this generalized transform to the solution of the boundary value problem.

Prediction of cottonseed longevity

The objective of this work was to determine the viability equation constants for cottonseed and to detect the occurrence and depletion of hardseededness. Three seedlots of Brazilian cultivars IAC-19 and IAC-20 were tested, using 12 moisture content levels, ranging from 2.2 to 21.7% and three storage temperatures, 40, 50 and 65 degrees C. Seed moisture content level was reached from the initial value (around 8.8%) either by rehydration, in a closed container, or by drying in desiccators containing silica gel, both at 20 degrees C. Twelve seed subsamples for each moisture content/temperature treatment were sealed in laminated aluminium-foil packets and stored in incubators at those temperatures, until complete survival curves were obtained. Seed equilibrium relative humidity was recorded. Hardseededness was detected at moisture content levels below 6% and its releasing was achieved either naturally, during storage period, or artificially through seed coat removal. The viability equation quantified the response of seed longevity to storage environment well with K-E = 9.240, C-W = 5.190, C-H = 0.03965 and C-Q = 0.000426. The lower limit estimated for application of this equation at 65 degrees C was 3.6% moisture content.

Aspects of the large scale tropical atmospheric circulation

An account is given of a number of recent studies with idealised models whose aim is to further understanding of the large-scale tropical atmospheric circulation. Initial-value integrations with a model with imposed heating are used to discuss aspects of the Asian summer monsoon, including constraints on cross-equatorial flow into the monsoon. The summer descent in the Mediterranean region and on the eastern sides of the summer subtropical anticyclones are seen to be associated with the monsoons to their east. An aqua-planet GCM is used to investigate the relationship between simple SST distributions and tropical convection and circulation. The existence of strong equatorial convection and Hadley cells is found to depend sensitively on the curvature of the meridional profile in SST. Zonally confined SST maxima produce convective maxima centred to the west and suppression of convection elsewhere. Strong equatorial zonal flow changes are found in some experiments and three mechanisms for producing these are investigated in a model with imposed heating. 1.

The interaction of flexural-gravity waves with periodic geometries

A periodic structure of finite extent is embedded within an otherwise uniform two-dimensional system consisting of finite-depth fluid covered by a thin elastic plate. An incident harmonic flexural-gravity wave is scattered by the structure. By using an approximation to the corresponding linearised boundary value problem that is based on a slowly varying structure in conjunction with a transfer matrix formulation, a method is developed that generates the whole solution from that for just one cycle of the structure, providing both computational savings and insight into the scattering process. Numerical results show that variations in the plate produce strong resonances about the ‘Bragg frequencies’ for relatively few periods. We find that certain geometrical variations in the plate generate these resonances above the Bragg value, whereas other geometries produce the resonance below the Bragg value. The familiar resonances due to periodic bed undulations tend to be damped by the plate.

On variational data assimilation in continuous time

Variational data assimilation in continuous time is revisited. The central techniques applied in this paper are in part adopted from the theory of optimal nonlinear control. Alternatively, the investigated approach can be considered as a continuous time generalization of what is known as weakly constrained four-dimensional variational assimilation (4D-Var) in the geosciences. The technique allows to assimilate trajectories in the case of partial observations and in the presence of model error. Several mathematical aspects of the approach are studied. Computationally, it amounts to solving a two-point boundary value problem. For imperfect models, the trade-off between small dynamical error (i.e. the trajectory obeys the model dynamics) and small observational error (i.e. the trajectory closely follows the observations) is investigated. This trade-off turns out to be trivial if the model is perfect. However, even in this situation, allowing for minute deviations from the perfect model is shown to have positive effects, namely to regularize the problem. The presented formalism is dynamical in character. No statistical assumptions on dynamical or observational noise are imposed.

Spectral theory of some non-selfadjoint linear differential operators

We give a characterisation of the spectral properties of linear differential operators with constant coefficients, acting on functions defined on a bounded interval, and determined by general linear boundary conditions. The boundary conditions may be such that the resulting operator is not selfadjoint. We associate the spectral properties of such an operator $S$ with the properties of the solution of a corresponding boundary value problem for the partial differential equation $\partial_t q \pm iSq=0$. Namely, we are able to establish an explicit correspondence between the properties of the family of eigenfunctions of the operator, and in particular whether this family is a basis, and the existence and properties of the unique solution of the associated boundary value problem. When such a unique solution exists, we consider its representation as a complex contour integral that is obtained using a transform method recently proposed by Fokas and one of the authors. The analyticity properties of the integrand in this representation are crucial for studying the spectral theory of the associated operator.

Solvability and spectral properties of integral equations on the real line: I. Weighted spaces of continuous functions

We consider in this paper the solvability of linear integral equations on the real line, in operator form (λ−K)φ=ψ, where and K is an integral operator. We impose conditions on the kernel, k, of K which ensure that K is bounded as an operator on . Let Xa denote the weighted space as |s|→∞}. Our first result is that if, additionally, |k(s,t)|⩽κ(s−t), with and κ(s)=O(|s|−b) as |s|→∞, for some b>1, then the spectrum of K is the same on Xa as on X, for 01. As an example where kernels of this latter form occur we discuss a boundary integral equation formulation of an impedance boundary value problem for the Helmholtz equation in a half-plane.