A modified contour error controller for a high speed XY table

This article deals with a contour error controller (CEC) applied in a high speed biaxial table. It works simultaneously with the table axes controllers, helping them. In the early stages of the investigation, it was observed that its main problem is imprecision when tracking non-linear contours at high speeds. The objectives of this work are to show that this problem is caused by the lack of exactness of the contour error mathematical model and to propose modifications in it. An additional term is included, resulting in a more accurate value of the contour error, enabling the use of this type of motion controller at higher feedrate. The response results from simulated and experimental tests are compared with those of common PID and non-corrected CEC in order to analyse the effectiveness of this controller over the system. The main conclusions are that the proposed contour error mathematical model is simple, accurate, almost insensible to the feedrate and that a 20:1 reduction of the integral absolute contour error is possible.

Analysis of open CNC architecture for machine tools

The evolution of digital circuit technology, leadind to higher speeds and more reliability allowed the development of machine controllers adapted to new production systems (e.g., Flexible Manufacturing Systems - FMS). Most of the controllers are developed in agreement with the CNC technology of the correspondent machine tool manufacturer. Any alterations or adaptation of their components are not easy to be implemented. The machine designers face up hardware and software restrictions such as lack of interaction among system's elements and impossibility of adding new function. This is due to hardware incompatibility and to software not allowing alterations in the source program. The introduction of open architecture philosophy propitiated the evolution of a new generation of numeric controllers. This brought the conventional CNC technology to the standard IBM - PC microcomputer. As a consequence, the characteristics of the CNC (positioning) and the microcomputer (easy of programming, system configuration, network communication etc) are combined. Some researchers have addressed a flexible structure of software and hardware allowing changes in the hardware basic configuration and all control software levels. In this work, the development of open architecture controllers in the OSACA, OMAC, HOAM-CNC and OSEC architectures is described.

Globaalin toimintaympäristön vaikutukset johdon laskentatoimen asiantuntijan työnkuvassa

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, millaisia globalisaation aiheuttamia vaikutuksia näkyy suomalaisessa johdon laskentatoimessa ja johdon laskentatoimen asiantuntijoiden, eli controllereiden, työnkuvissa. Oli tärkeää selvittää, ovatko kansainväliset tekijät tuoneet jo liiallista haastavuutta controllerin työhön ja odotetaanko heiltä kenties jo liikaa. Teoriaosuudessa tutkittiin johdon laskentatoimea ja controller-toiminnon kehittymistä, sekä controllereilta vaadittavia ominaisuuksia ja piirteitä. Lisäksi globalisaatiota ja sen aiheuttamia vaikutuksia suomalaiseen johdon laskentatoimeen käytiin läpi. Tutkimus oli kvalitatiivinen ja toteutettiin haastattelemalla kahdeksaa suomalaista johdon laskentatoimen asiantuntijaa, jotka työskentelivät kansainvälisissä yhtiöissä useilla eri toimialoilla. Tutkimus osoitti kuinka kansainvälisestä ja laajasta alasta on kyse johdon laskentatoimesta puhuttaessa. Suuri joukko globaaleja tekijöitä vaikuttaa jatkuvasti controllereihin. Näiden luokittelu teemoittain osoittautui haastavaksi tehtäväksi ja on mahdotonta luoda kattava lista kaikista kansainvälisyyden tuomista vaikutuksista. Tärkeää oli havaita, ettei controller-toiminnon laajuutta koeta negatiivisena vaan ennemminkin sopivan haasteellisena asiana ja mielenkiinnon ylläpitäjänä.

Energy and Dynamics of the solar agricultural robot "SolarSprayer"

The main objective of the present study was to design an agricultural robot, which work is based on the generation of the electricity by the solar panel. To achieve the proper operation of the robot according to the assumed working cycle the detailed design of the main equipment was made. By analysing the possible areas of implementation together with developments, the economic forecast was held. As a result a decision about possibility of such device working in agricultural sector was made and the probable topics of the further study were found out.

Endogenous vasopressin and the central control of heart rate during dynamic exercise

The present article contains a brief review on the role of vasopressinergic projections to the nucleus tractus solitarii in the genesis of reflex bradycardia and in the modulation of heart rate control during exercise. The effects of vasopressin on exercise tachycardia are discussed on the basis of both the endogenous peptide content changes and the heart rate response changes observed during running in sedentary and trained rats. Dynamic exercise caused a specific vasopressin content increase in dorsal and ventral brainstem areas. In accordance, rats pretreated with the peptide or the V1 blocker into the nucleus tractus solitarii showed a significant potentiation or a marked blunting of the exercise tachycardia, respectively, without any change in the pressure response to exercise. It is proposed that the long-descending vasopressinergic pathway to the nucleus tractus solitarii serves as one link between the two main neural controllers of circulation, i.e., the central command and feedback control mechanisms driven by the peripheral receptors. Therefore, vasopressinergic input could contribute to the adjustment of heart rate response (and cardiac output) to the circulatory demand during exercise.

Development of project cash flow forecasting process

Process management refers to improving the key functions of a company. The main functions of the case company - project management, procurement, finance, and human resource - use their own separate systems. The case company is in the process of changing its software. Different functions will use the same system in the future. This software change causes changes in some of the company’s processes. Project cash flow forecasting process is one of the changing processes. Cash flow forecasting ensures the sufficiency of money and prepares for possible changes in the future. This will help to ensure the company’s viability. The purpose of the research is to describe a new project cash flow forecasting process. In addition, the aim is to analyze the impacts of the process change, with regard to the project control department’s workload and resources through the process measurement, and how the impacts take the department’s future operations into account. The research is based on process management. Processes, their descriptions, and the way the process management uses the information, are discussed in the theory part of this research. The theory part is based on literature and articles. Project cash flow and forecasting-related benefits are also discussed. After this, the project cash flow forecasting as-is and to-be processes are described by utilizing information, obtained from the theoretical part, as well as the know-how of the project control department’s personnel. Written descriptions and cross-functional flowcharts are used for descriptions. Process measurement is based on interviews with the personnel – mainly cost controllers and department managers. The process change and the integration of two processes will allow work time for other things, for example, analysis of costs. In addition to the quality of the cash flow information will improve compared to the as-is process. Analyzing the department’s other main processes, department’s roles, and their responsibilities should be checked and redesigned. This way, there will be an opportunity to achieve the best possible efficiency and cost savings.

Indoor NO2 air pollution and lung function of professional cooks

Studies of cooking-generated NO2 effects are rare in occupational epidemiology. In the present study, we evaluated the lung function of professional cooks exposed to NO2 in hospital kitchens. We performed spirometry in 37 cooks working in four hospital kitchens and estimated the predicted FVC, FEV1 and FEF25-75, based on age, sex, race, weight, and height, according to Knudson standards. NO2 measurements were obtained for 4 consecutive days during 4 different periods at 20-day intervals in each kitchen. Measurements were performed inside and outside the kitchens, simultaneously using Palm diffusion tubes. A time/exposure indicator was defined as representative of the cumulative exposure of each cook. No statistically significant effect of NO2 exposure on FVC was found. Each year of work as a cook corresponded to a decrease in predicted FEV1 of 2.5% (P = 0.046) for the group as a whole. When smoking status and asthma were included in the analysis the effect of time/exposure decreased about 10% and lost statistical significance. On predicted FEF25-75, a decrease of 3.5% (P = 0.035) was observed for the same group and the inclusion of controllers for smoking status and asthma did not affect the effects of time/exposure on pulmonary function parameter. After a 10-year period of work as cooks the participants of the study may present decreases in both predicted FEV1 and FEF25-75 that can reach 20 and 30%, respectively. The present study showed small but statistically significant adverse effects of gas stove exposure on the lung function of professional cooks.

Design of automatic control system for the precipitation of bromelain from the extract of pineapple wastes

In this work, bromelain was recovered from ground pineapple stem and rind by means of precipitation with alcohol at low temperature. Bromelain is the name of a group of powerful protein-digesting, or proteolytic, enzymes that are particularly useful for reducing muscle and tissue inflammation and as a digestive aid. Temperature control is crucial to avoid irreversible protein denaturation and consequently to improve the quality of the enzyme recovered. The process was carried out alternatively in two fed-batch pilot tanks: a glass tank and a stainless steel tank. Aliquots containing 100 mL of pineapple aqueous extract were fed into the tank. Inside the jacketed tank, the protein was exposed to unsteady operating conditions during the addition of the precipitating agent (ethanol 99.5%) because the dilution ratio "aqueous extract to ethanol" and heat transfer area changed. The coolant flow rate was manipulated through a variable speed pump. Fine tuned conventional and adaptive PID controllers were on-line implemented using a fieldbus digital control system. The processing performance efficiency was enhanced and so was the quality (enzyme activity) of the product.

Suorituskyvyn mittaus ja controller toimintojen kehittäminen Venäjällä toimivassa yhteisyrityksessä

Tässä työssä tutkittiin kahden suomalaisen yrityksen omistamaa yhteisyritystä Venäjällä. Tavoitteena oli kehittää tasapainotettu mittaristo suorituskyvyn mittaukseen johtamisen tueksi. Lisäksi oli tarve parantaa materiaalinhallintaa kehittämällä controllerin työtä helpottava työkalu, sekä kehittää materiaalinhallinnan prosessia läpinäkyvämmäksi ja suoraviivaisemmaksi. Työ koostuu teoreettisesta ja empiirisestä osuudesta. Teoria koostuu raportoinnista, suorituskyvyn mittauksesta ja materiaalinhallinnan seurannasta. Työssä käytettiin laadullisia menetelmiä ja tutkimustyypiksi valikoitui toimintatutkimus. Teoreettinen aineisto on peräisin julkaisuista ja alan kirjallisuudesta. Empiirinen aineisto kerättiin pääosin haastatteluista, benchmarkkauksesta ja dokumenteista. Työn tuloksena saavutettiin päätavoite, eli kehitettiin Excel – pohjaiset työkalut suorituskyvyn mittaukseen ja materiaalinhallinnan seurantaan. Lisäksi kehitettiin kirjallinen ohjeistus näiden työkalujen käyttöön ja materiaalinhallintaprosessien suoraviivaistamiseksi. Diplomityö helpottaa yrityksen johtamista ja kontrollointia sekä sisäisesti että ulkoisesti omistajanäkökulmasta katsottuna. Venäjällä toimivan ulkomaalaisomisteisen yrityksen seuranta on haastavaa, jossa prosessien toimivuus ja läpinäkyvyys ovat olennaisessa roolissa.

Aktiivisten magneettilaakereiden ohjauslaitteiston vaatimusmäärittely ja toteutus

Aktiivinen magneettilaakeri on järjestelmä joka mahdollistaa pyörivän kappaleen, esimerkiksi sähkökoneen roottorin, leijuttamisen magneettikentässä ilman fyysistä kontaktia vastakappaleiden välillä. Tekniikalla on joitain merkittäviä etuja muihin laakerointijärjestelmiin verrattuna erityisesti suurnopeuksisissa tai puhdastiloissa käytettävissä sähkökäytöissä. Magneettilaakereiden yleistymistä nopeuttaisi ja niiden hintaa laskisi mikäli laakereiden säätöön ja tehonsyöttöön voitaisiin käyttää standardeja teollisuusautomaatiolaitteita erityisesti tätä käyttötarkoitusta varten kehitettyjen laitteiden sijaan. Tässä työssä luodaan menetelmä määrittää vähimmäisvaatimukset aktiivisen magneettilaakerin säätöalgoritmien suorittamiseen käytetylle säätöjärjestelmälle ja anturoinnille sekä laakerin toimintaan tarvittavalle tehoelektroniikalle. Näiden vaatimusten perusteella luodaan katsaus soveltuviin laitteisiin ja kootaan esimerkkikokoonpanot kahdelle erilaiselle magneettilaakeroitavalle kohteelle. Lisäksi työssä esitellään LUT:ssa vuosina 2014-2015 kehitetty magneettilaakerin teholähdeprototyyppi ja selvitetään edellytykset käyttää laitetta laakerijärjestelmän osana.

Underwater Remote Welding Technology for Offshore Structures

The construction of offshore structures, equipment and devices requires a high level of mechanical reliability in terms of strength, toughness and ductility. One major site for mechanical failure, the weld joint region, needs particularly careful examination, and weld joint quality has become a major focus of research in recent times. Underwater welding carried out offshore faces specific challenges affecting the mechanical reliability of constructions completed underwater. The focus of this thesis is on improvement of weld quality of underwater welding using control theory. This research work identifies ways of optimizing the welding process parameters of flux cored arc welding (FCAW) during underwater welding so as to achieve desired weld bead geometry when welding in a water environment. The weld bead geometry has no known linear relationship with the welding process parameters, which makes it difficult to determine a satisfactory weld quality. However, good weld bead geometry is achievable by controlling the welding process parameters. The doctoral dissertation comprises two sections. The first part introduces the topic of the research, discusses the mechanisms of underwater welding and examines the effect of the water environment on the weld quality of wet welding. The second part comprises four research papers examining different aspects of underwater wet welding and its control and optimization. Issues considered include the effects of welding process parameters on weld bead geometry, optimization of FCAW process parameters, and design of a control system for the purpose of achieving a desired bead geometry that can ensure a high level of mechanical reliability in welded joints of offshore structures. Artificial neural network systems and a fuzzy logic controller, which are incorporated in the control system design, and a hybrid of fuzzy and PID controllers are the major control dynamics used. This study contributes to knowledge of possible solutions for achieving similar high weld quality in underwater wet welding as found with welding in air. The study shows that carefully selected steels with very low carbon equivalent and proper control of the welding process parameters are essential in achieving good weld quality. The study provides a platform for further research in underwater welding. It promotes increased awareness of the need to improve the quality of underwater welding for offshore industries and thus minimize the risk of structural defects resulting from poor weld quality.

L-Fuzzy Relations in Coq

Heyting categories, a variant of Dedekind categories, and Arrow categories provide a convenient framework for expressing and reasoning about fuzzy relations and programs based on those methods. In this thesis we present an implementation of Heyting and arrow categories suitable for reasoning and program execution using Coq, an interactive theorem prover based on Higher-Order Logic (HOL) with dependent types. This implementation can be used to specify and develop correct software based on L-fuzzy relations such as fuzzy controllers. We give an overview of lattices, L-fuzzy relations, category theory and dependent type theory before describing our implementation. In addition, we provide examples of program executions based on our framework.

Études sur la dérégulation des cytokines et des cellules Natural Killer chez les patients infectés par le VIH-1

La prolifération, la différenciation ainsi que les fonctions des cellules du système immunitaire sont contrôlées en partie par les cytokines. Lors de l’infection par le VIH-1, les défauts observés dans les fonctions, la maintenance, ainsi que la consistance des cellules du système immunitaire sont en large partie attribués à une production altérée des cytokines et à un manque d’efficacité au niveau de leurs effets biologiques. Durant ces études, nous nous sommes intéréssés à la régulation et aux fonctions de deux cytokines qui sont l’IL-18 et l’IL-21. Nous avons observé une corrélation inversée significative entre les concentrations sériques d’IL-18 et le nombre des cellules NK chez les patients infectés par le VIH-1. Nos expériences in vitro ont démontré que cette cytokine induit l’apoptose des cellules NK primaires et que cette mort peut être inhibée par des anticorps neutralisants spécifiques pour FasL et TNF-α. Cette mort cellulaire est due à l’expression de FasL sur les cellules NK et à la production de TNF-α par ces cellules. L’IL-18 augmente aussi la susceptibilité à la mort des cellules NK par un stimulus pro-apoptotique, en diminuant l’expression de la protéine anti-apoptotique Bcl-XL. Nous démontrons aussi que, contrairement à l’IL-18, les niveaux d’IL-18BP sont plus faibles dans les sérum de patients infectés. Ceci résulte sur une production non coordonnée de ces deux facteurs, aboutissant à des niveaux élevés d’IL-18 libre et biologiquement active chez les patients infectés. L’infection de macrophages in vitro induit la production d’IL-18 et réduit celle d’IL-18BP. De plus, l’IL-10 et le TGF-β, dont les concentrations sont élevées chez les patients infectés, réduisent la production d’IL-18BP par les macrophages in vitro. Finalement, nous démontrons que l’IL-18 augmente la réplication du VIH-1 dans les lymphocytes T CD4+ infectés. Les niveaux élevés d’IL-18 libres et biologiquement actives chez les patients infectés contribuent donc à l’immuno-pathogénèse induite par le VIH-1 en perturbant l’homéostasie des cellules NK ainsi qu’en augmentant la réplication du virus chez les patients. Ces études suggèrent donc la neutralisation des effets néfastes de l’IL-18 en utilisant son inhibiteur naturel soit de l’IL-18BP exogène. Ceci permettrait de moduler l’activité de l’IL-18 in vivo à des niveaux souhaitables. L’IL-21 joue un rôle clef dans le contrôle des infections virales chroniques. Lors de ces études, nous avons déterminé la dynamique de la production d’IL-21 lors de l’infection par le VIH-1 et sa conséquence sur la survie des cellules T CD4+ et la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1. Nous avons démontré que sa production est compromise tôt au cours de l’infection et que les concentrations d’IL-21 corrèlent avec le compte de cellules T CD4+ chez les personnes infectées. Nos études ont démontré que le traitement antirétroviral restaure partiellement la production d’IL-21. De plus, l’infection par le VIH-1 de cellules T CD4+ humaines inhibe sa production en réduisant l’expression du facteur de transcription c-Maf. Nous avons aussi démontré que la fréquence des cellules T CD4+ spécifiques au VIH-1 qui produisent de l’IL-21 est réduite chez les patients virémiques. Selon nos résultats, l’IL-21 empêche l’apoptose spontanée des cellules T CD4+ de patients infectés et l’absence d’IL-21 réduit la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1 chez ces patients. Nos résultats démontrent que l'IL-21R est exprimé de façon égale sur tous les sous-types de cellules NK chez les donneurs sains et chez les patients infectés. L’IL-21 active les protéines STAT-3, MAPK et Akt afin d'augmenter les fonctions effectrices des cellules NK. L'activation de STAT-3 joue un rôle clef dans ces fonctions avec ou sans un traitement avec de l'IL-21. L'IL-21 augmente l'expression des protéines anti-apoptotiques Bcl-2 et Bcl-XL, augmente la viabilité des cellules NK, mais ne possède aucun effet sur leur prolifération. Nous démontrons de plus que l'IL-21 augmente l'ADCC, les fonctions sécrétrices et cytotoxiques ainsi que la viabilité des cellules NK provenant de patients chroniquement infectés par le VIH-1. De plus, cette cytokine semble présenter ces effets sans augmenter en contrepartie la réplication du VIH-1. Elle permet donc d'inhiber la réplication virale lors de co-cultures autologues de cellules NK avec des cellules T CD4+ infectées d'une manière dépendante à l'expression de perforine et à l'utilisation de la protéine LFA-1. Les niveaux d’IL-21 pourraient donc servir de marqueurs biologiques pour accompagner les informations sur le taux de cellules T CD4+ circulantes en nous donnant des informations sur l’état de fonctionnalité de ce compartiment cellulaire. De plus, ces résultats suggèrent l’utilisation de cette cytokine en tant qu’agent immunothérapeutique pour restaurer les niveaux normaux d’IL-21 et augmenter la réponse antivirale chez les patients infectés par le VIH-1.

De l’immersion à l’engagement, la perspective des concepteurs de jeux vidéo sur l’expérience de jeu

De nos jours, la notion d’immersion est largement utilisée, voire galvaudée, par l’industrie du jeu vidéo pour décrire les nouvelles expériences de jeu vécues par les joueurs, notamment lorsqu’ils utilisent des contrôleurs de mouvement. Il est donc intéressant de comprendre comment cette notion s’insère dans le processus de conception des jeux vidéo et comment les concepteurs de jeux vidéo mobilisent cette notion. Pour essayer de comprendre comment les concepteurs de jeux vidéo conçoivent leurs expériences de jeu dans ce contexte, nous avons réalisé une série de cinq entrevues avec des concepteurs de la région montréalaise. Nous avons porté une attention particulière à recueillir le discours de concepteurs indépendants et de concepteurs œuvrant dans de grands studios afin d’obtenir une diversité dans le type d’approches. Nous avons relevé que les concepteurs de jeux vidéo sont loin de partager la même définition de la notion d’immersion. Qui plus est, cette notion n’est souvent pas directement mobilisée par les concepteurs. En effet, les résultats de notre recherche ont démontré que les concepteurs recherchent plutôt à intéresser les joueurs par des stratégies d’engagements plutôt que de les « immerger ». Selon nos concepteurs, un joueur engagé signifie qu’il éprouve un plaisir sincère dans l’acte même de jouer.

L'impact des cellules dendritiques dans la dérégulation des cellules B dans un contexte d'infection au virus d'immunodéficience humaine

Les cellules dendritiques (DC) sont parmi les premières cellules à rencontrer le virus d’immunodéficience humaine (VIH) au niveau des muqueuses. De plus, le fait que les DC sont, de manière directe ou indirecte par le virus et ses composantes, altérées tant par leur nombre, leur phénotype et leur fonction suggère leur implication dans les dérégulations des cellules B. Selon cette hypothèse, des études longitudinales impliquant des individus infectés au VIH-1 présentant différents profils de progression clinique menées dans notre laboratoire ont démontré que les altérations des cellules B sont concomitantes à une augmentation de l’expression de BLyS/BAFF dans le sang ainsi que par les DC myéloïdes (mDC) sanguines. De plus, lors de travaux antérieurs utilisant le modèle murin VIH-transgénique, les altérations des cellules B ont démontré une implication des DC et d’un excès de BLyS/BAFF, et ce, dépendamment du facteur négatif du VIH (Nef). Dans cette optique, nous investiguons dans cette présente étude l’implication de Nef dans la modulation du phénotype des DC ainsi que dans les dérégulations des cellules B. Chez tous les patients virémiques infectés au VIH-1, nous avons détecté la présence de Nef dans le plasma ainsi qu’au niveau des mDC et de leurs précurseurs d’origine monocytaire, tout au long du suivi de la progression clinique et au-delà de la thérapie antirétrovirale (ART). La surexpression de BLyS/BAFF est associée à la présence de Nef au niveau des mDC et de leur précurseur.. Des essais in vitro ont permis de démontrer l’induction d’un phénotype proinflammatoire par des mDC dérivés de monocytes lorsqu’en présence de Nef soluble, via l’augmentation de l’expression de BLyS/BAFF et de TNF-α, et où cet effet est bloqué par l’ajout de l’acide rétinoïque. Nos résultats suggèrent donc que Nef est impliquée dans le déclenchement et la persistance des dérégulations des cellules B retrouvées chez les individus infectés au VIH-1. Basé sur nos observations, une thérapie adjointe impliquant le blocage de BLyS/BAFF et/ou Nef pourrait contribuer au contrôle de l’inflammation et des altérations des cellules B. De plus, la quantification de Nef post-ART pourrait s’avérer utile dans l’évaluation du statut des réservoirs. Précédemment, nous avons démontré que les dérégulations des cellules B sanguines de ces mêmes individus présentant un profil de progression rapide et classique sont accompagnées par l’augmentation de la fréquence d’une population partageant des caractéristiques des cellules B transitionnelles immatures (TI) et des cellules B de la zone marginale (ZM), que nous avons nommé les cellules B précurseur de la ZM. Toutefois, cette population est préservée chez les contrôleurs élites, chez qui nous avons trouvé une diminution significative de la fréquence des cellules B de la ZM présentant des marqueurs phénotypiques plus matures. Récemment, ces cellules ont été associées à un potentiel de fonction régulatrice (Breg), motivant ainsi notre poursuite, dans cette étude, de la caractérisation de ces cellules B. Comme pour les individus non infectés au VIH-1, nous avons démontré que les cellules B matures de la ZM contrôlent leur capacité de production d’IL-10 chez les contrôleurs élites, contrairement à une augmentation chez les progresseurs rapides et classiques. Aussi, les cellules B précurseur de la ZM des contrôleurs élites fournissent une expression importante de LT-α lorsque comparés aux individus non infectés au VIH-1, alors que cet apport de LT-α est attribué aux cellules B TI chez les progresseurs. Le contrôle de la progression clinique semble associé à un ratio en faveur de LT-α vs IL-10 au niveau des cellules B précurseur de la ZM. Nos résultats suggèrent qu’un maintien de l’intégrité du potentiel régulateur ainsi qu’une expression augmentée de LT-α par les cellules B de première ligne, telles les populations de la ZM, sont impliqués dans le contrôle de la progression clinique du VIH-1, possiblement par leur contribution à la modulation et l’homéostasie immunitaire. De telles populations doivent être considérées lors de l’élaboration de vaccins, ces derniers cherchant à générer une réponse protectrice de première ligne et adaptative.