“Coarse” stability and bifurcation analysis using time-steppers: A reaction-diffusion example

Evolutionary, pattern forming partial differential equations (PDEs) are often derived as limiting descriptions of microscopic, kinetic theory-based models of molecular processes (e.g., reaction and diffusion). The PDE dynamic behavior can be probed through direct simulation (time integration) or, more systematically, through stability/bifurcation calculations; time-stepper-based approaches, like the Recursive Projection Method [Shroff, G. M. & Keller, H. B. (1993) SIAM J. Numer. Anal. 30, 1099–1120] provide an attractive framework for the latter. We demonstrate an adaptation of this approach that allows for a direct, effective (“coarse”) bifurcation analysis of microscopic, kinetic-based models; this is illustrated through a comparative study of the FitzHugh-Nagumo PDE and of a corresponding Lattice–Boltzmann model.

Fluctuation analysis of rotational speeds of the bacterial flagellar motor.

We measured the dependence of the variance in the rotation rate of tethered cells of Escherichia coli on the mean rotation rate over a regime in which the motor generates constant torque. This dependence was compared with that of broken motors. In either case, motor torque was augmented with externally applied torque. We show that, in contrast to broken motors, functioning motors in this regime do not freely rotationally diffuse and that the variance measurements are consistent with the predicted values of a stepping mechanism with exponentially distributed waiting times (a Poisson stepper) that steps approximately 400 times per revolution.

Desenvolvimento de dispositivo movimentador automatizado de amostras com vista à aplicação em medidas de radioosótopos que possuem curto tempo de meia-vida

Medidas de espectroscopia gama de alta resolução têm diversas aplicações. Aplicações envolvendo medidas de radioisótopos de meia-vida curta podem apresentar problemas de baixa precisão nas contagens quando a fonte radioativa está distante do detector e de perda de acurácia por efeitos de tempo morto e empilhamento de pulsos em situação de altas taxas de contagens. Um modo de minimizar esses problemas é alterando a posição da fonte radioativa durante o processo de medição, aproximando-a do detector conforme sua atividade diminui e assim maximizando o número de contagens medidas. Neste trabalho, foi desenvolvido o Movimentador de Amostras Radioativas Automatizado (MARA), um aparato de baixo custo, feito com materiais de baixo número atômico e leve, projetado e construído para auxiliar nas medidas de espectroscopia gama, capaz de controlar a distância entre a fonte e o detector, permitindo inclusive que ocorra alteração dessa distância durante o processo de medição. Por ser automatizado ele otimiza o tempo do operador, que tem total liberdade para criar suas rotinas de medidas no dispositivo, além de evitar que o mesmo tome uma parcela da dose radioativa. Foi também feita uma interface que permite controle do MARA e a programação do sistema de aquisição de dados. Foram realizados testes para otimização da operação do sistema MARA e foi verificada a segurança de operação do MARA, não apresentando nenhuma falha durante seus testes. Foi aplicado o teste de repetitividade, por meio de medições com uma fonte calibrada de 60Co, e verificou-se que o sistema de movimentação de prateleiras automatizado reproduziu os resultados do sistema estático com confiabilidade de 95%.

Reutilização de baterias automotivas como fonte alternativa de energia.

Atualmente um dos principais objetivos na área de pesquisa tecnológica é o desenvolvimento de soluções em favor do Meio Ambiente. Este trabalho tem por objetivo demonstrar a reutilização e consequentemente o aumento da vida útil de uma bateria Chumbo-Ácido, comumente instaladas em veículos automóveis, bem como beneficiar locais e usuários remotos onde o investimento na instalação de linhas de transmissão se torna inviável geográfica e economicamente, utilizando a luz solar como fonte de energia. No entanto a parte mais suscetível a falhas são as próprias baterias, justamente pela vida útil delas serem pequenas (em torno de 3 anos para a bateria automotiva) em comparação com o restante do sistema. Considerando uma unidade que já foi usada anteriormente, a possibilidade de falhas é ainda maior. A fim de diagnosticar e evitar que uma simples bateria possa prejudicar o funcionamento do sistema como um todo, o projeto considera a geração de energia elétrica por células fotovoltaicas e também contempla um sistema microcontrolado para leitura de dados utilizando o microcontrolador ATmega/Arduino, leitura de corrente por sensores de efeito hall da Allegro Systems, relés nas baterias para abertura e fechamento delas no circuito e um sistema de alerta para o usuário final de qual bateria está em falha e que precisa ser reparada e/ou trocada. Esse projeto foi montado na Ilha dos Arvoredos SP, distante da costa continental em aproximadamente 2,0km. Foram instaladas células solares e um banco de baterias, a fim de estudar o comportamento das baterias. O programa pôde diagnosticar e isolar uma das baterias que estava apresentando defeito, a fim de se evitar que a mesma viesse a prejudicar o sistema como um todo. Por conta da dificuldade de locomoção imposta pela geografia, foi escolhido o cartão SD para o armazenamento dos dados obtidos pelo Arduino. Posteriormente os dados foram compilados e analisados. A partir dos resultados apresentados podemos concluir que é possível usar baterias novas e baterias usadas em um mesmo sistema, de tal forma que se alguma das baterias apresentar uma falha o sistema por si só isolará a unidade.

Individuazione del danno su ponti in muratura mediante misure dinamiche

La diagnostica strutturale è un campo in continuo sviluppo e attualmente sono numerosi gli studi tendenti alla definizione di tecniche e metodi in grado di fornire parametri che possano identificare, in modo sempre più accurato, lo stato di sicurezza di una struttura. Stato di sicurezza è un termine globale che si riferisce alla capacità portante di una struttura e alla sua resistenza alle sollecitazioni esterne, siano esse statiche o dinamiche. Per tanto, un qualsiasi danneggiamento strutturale potrebbe in varia misura influenzare tale stato. Per quanto riguarda i ponti stradali, negli ultimi anni l’attenzione è stata focalizzata allo studio di metodi di individuazione del danno a partire dai risultati ottenuti dal monitoraggio delle vibrazioni mediante accelerometri. Questo è stato possibile grazie agli avanzamenti raggiunti nell’identificazione modale e nei sensori per il monitoraggio strutturale. Questo lavoro si pone come obiettivo quello di proporre una nuova metodologia di analisi dei dati ottenuti da indagini sperimentali che possono essere svolte in sito. La definizione di tale metodologia è affidata a simulazioni numeriche volte a rappresentare stati di danneggiamento avanzati su elementi strutturali. In una prima fase verranno analizzati elementi semplificati rappresentativi di strutture esistenti, come ad esempio travi da ponte in calcestruzzo armato. In una seconda fase, il metodo verrà testato su modelli più complessi che tengano conto della tridimensionalità del problema, oltre alle variazioni sezionali e di materiali degli elementi che lo compongono.

Tecniche GPS/INS per l'anilisi dinamica di un ciclomotore

Nel seguente elaborato si espone l’utilizzo del sistema GPS/INS per la valutazione del moto di un ciclomotore. Tale sistema è composto da sensori GPS ( Global Navigation System ) per la misurazione della posizione, e da sensori INS ( Inertial Navigation System) per la misurazione dell’accelerazione e delle velocità angolari rispetto a tre assi coordinati. Chiaramente le misure di accelerazioni e di velocità angolari da parte dei sensori, presentano dei minimi errori, che però si ripercuotono sul posizionamento finale. Per limitare questo fenomeno e rendere la misura di velocità e posizione utilizzabile, un filtro di Kalman viene impiegato per correggere il risultato dell'integrazione usando le misurazioni del GPS. Il connubio tra il sistema INS e il sistema GPS è molto efficacie anche quando si ha una assenza di ricezione satellitare o perdita parziale dei satelliti (cycle slip). Infine è stato utilizzato uno smartphone sfruttando i sensori in esso presenti : accelerometri, giroscopi, GPS, per analizzare la dinamica di un ciclomotore, concentrandosi sull’assetto in particolar modo l’angolo di rollio. Tale prova è stata affrontata non tanto per validare il sistema GPS/INS, ma per provare una soluzione comoda e di basso costo per analizzare il moto di un ciclomotore.

Sviluppo di metodologie per la generazione automatica di calibrazioni di guidabilità motore e cambio

Il presente progetto ha riguardato lo studio e lo sviluppo di metodologie per la generazione automatica di calibrazioni di guidabilità motore cambio, dove con guidabilità si intende il legame intercorrente tra le richieste del conducente ed il reale comportamento del veicolo. La prima parte della tesi si è concentrata sullo studio delle calibrazioni motore e delle calibrazioni del cambio automatico attualmente sfruttate dai software di produzione, sviluppando un modello di simulazione in grado di verificare come queste calibrazioni influenzino il comportamento del veicolo, concentrandosi sugli andamenti delle accelerazioni e dei regimi motore risultanti. Dopo la validazione del modello, è stato creato uno strumento, in ambiente Matlab, che restituisce la calibrazione di guidabilità del cambio automatico, ovvero la mappa sfruttata dalla relativa centralina per gestire il cambio della marcia, ricevendo in ingresso le seguenti informazioni: le grandezze fisiche del veicolo nel suo complesso, quali la massa, i rapporti di trasmissione, il rapporto del differenziale, il raggio di rotolamento dinamico e tutte le inerzie dei componenti della driveline; le calibrazioni di guidabilità motore, costituite da otto mappe, una per ogni marcia, che definiscono la coppia motrice che si richiede al motore di erogare, in funzione della posizione del pedale acceleratore e del regime motore; il piano quotato del motore. Il codice, note queste informazioni, genera automaticamente la mappa di cambio marcia con le linee di Upshift (marcia innestata crescente) e Downshift (marcia innestata decrescente), in funzione della posizione del pedale e dei giri in uscita dal cambio. Infine, si è valutata una possibile strategia per la calibrazione delle otto mappe pedale con cui viene gestito il controllo motore. Si sono generate mappe a potenza costante in cui il pedale assume la funzione di regolatore di velocità.

Analisi e dimensionamento di un prototipo di macchina automatica aggraffatrice

Questo elaborato si pone l’obiettivo di dimensionare un prototipo di macchina aggraffatrice, utilizzata per creare la giunzione tra il fondo del barattolo, il corpo del barattolo stesso e la testa o cupola. La progettazione, in particolare, ha richiesto anche la verifica dei motori necessari alla movimentazione della macchina, con particolare attenzione alla fase di arresto di emergenza, in cui le inerzie in gioco risultano essere elevate e la durata del transitorio molto breve. Viene descritta la macchina nel dettaglio, focalizzandosi sulle principali caratteristiche che la rendono peculiare, procedendo poi con la costruzione di un modello cinematico complessivo, seguita dall’analisi cinematica del sistema. Si focalizza, in seguito, sul transitorio durante l’arresto di emergenza e, di conseguenza, sulla verifica dei motori, riducendo i modelli di ciascun sottogruppo della macchina all’albero motore. Il transitorio di emergenza viene analizzato anche con un secondo metodo, dove il dimensionamento del motore viene verificato con l’utilizzo di un software appositamente studiato per la scelta di servomotori. Confronto dei risultati ottenuti

Vida de Melchor Pacheco y Obes; contribución al estudio histórico de la defensa de Montevideo,

"La presente edición ... pertenece al estado."

Loreto, con 127 illustrazioni e 2 tavole.

Mode of access: Internet.

L'Aniene;

Bibliographical foot-notes: p. 126-128.

Memorie di osservazioni e di sperienze sopra la colutra, e gli usi di varie piante che servono, o che servir possono utilmente alla tintura, all'economia, all'agricoltura, ec.

Title vignette; head- and tail-pieces; pictorial initials.

Memoria sopra la coltura dei boschi di roveri e sopra la conservazione di tali specie di legname.

Raccolta di Memorie-delle Academie di agricoltura dello stato veneto, 1790, iii, 71-156.

Modelling and control of a hybrid stepping motor

The integration of a microprocessor and a medium power stepper motor in one control system brings together two quite different disciplines. Various methods of interfacing are examined and the problems involved in both hardware and software manipulation are investigated. Microprocessor open-loop control of the stepper motor is considered. The possible advantages of microprocessor closed-loop control are examined and the development of a system is detailed. The system uses position feedback to initiate each motor step. Results of the dynamic response of the system are presented and its performance discussed. Applications of the static torque characteristic of the stepper motor are considered followed by a review of methods of predicting the characteristic. This shows that accurate results are possible only when the effects of magnetic saturation are avoided or when the machine is available for magnetic circuit tests to be carried out. A new method of predicting the static torque characteristic is explained in detail. The method described uses the machine geometry and the magnetic characteristics of the iron types used in the machine. From this information the permeance of each iron component of the machine is calculated and by using the equivalent magnetic circuit of the machine, the total torque produced is predicted. It is shown how this new method is implemented on a digital computer and how the model may be used to investigate further aspects of the stepper motor in addition to the static torque.

Usability of prostaglandin monotherapy eye droppers

AIM: To determine the force needed to extract a drop from a range of current prostaglandin monotherapy eye droppers and how this related to the comfortable and maximum pressure subjects could exert. METHODS: The comfortable and maximum pressure subjects could apply to an eye dropper constructed around a set of cantilevered pressure sensors and mounted above their eye was assessed in 102 subjects (mean 51.2±18.7 years), repeated three times. A load cell amplifier, mounted on a stepper motor controlled linear slide, was constructed and calibrated to test the force required to extract the first three drops from 13 multidose or unidose latanoprost medication eye droppers. RESULTS: The pressure that could be exerted on a dropper comfortably (25.9±17.7 Newtons, range 1.2-87.4) could be exceeded with effort (to 64.8±27.1 Newtons, range 19.9-157.8; F=19.045, p<0.001), and did not differ between repeats (F=0.609, p=0.545). Comfortable and maximum pressures exerted were correlated (r=0.618, p<0.001), neither were influenced strongly by age (r=0.138, p=0.168; r=-0.118, p=0237, respectively), but were lower in women than in men (F=12.757, p=0.001). The force required to expel a drop differed between dropper designs (F=22.528, p<0.001), ranging from 6.4 Newtons to 23.4 Newtons. The force needed to exert successive drops increased (F=36.373, p<0.001) and storing droppers in the fridge further increased the force required (F=7.987, p=0.009). CONCLUSIONS: Prostaglandin monotherapy droppers for glaucoma treatment vary in their resistance to extract a drop and with some a drop could not be comfortably achieved by half the population, which may affect compliance and efficacy.