Comparative analysis of synchronization algorithms based on PLL, RDFT and Kalman Filter

This paper discusses the main characteristics and presents a comparative analysis of three synchronization algorithms based respectively, on a Phase-Locked Loop, a Kalman Filter and a Discrete Fourier Transform. It will be described the single and three-phase models of the first two methods and the single-phase model of the third one. Details on how to modify the filtering properties or dynamic response of each algorithm will be discussed in terms of their design parameters. In order to compare the different algorithms, these parameters will be set for maximum filter capability. Then, the dynamic response, during input amplitude and frequency deviations will be observed, as well as during the initialization procedure. So, advantages and disadvantages of all considered algorithms will be discussed. ©2007 IEEE.

A bang-bang PLL employing dynamic gain control for low jitter and fast lock times

Bang-bang phase detector based PLLs are simple to design, suffer no systematic phase error, and can run at the highest speed a process can make a working flip-flop. For these reasons designers are employing them in the design of very high speed Clock Data Recovery (CDR) architectures. The major drawback of this class of PLL is the inherent jitter due to quantized phase and frequency corrections. Reducing loop gain can proportionally improve jitter performance, but also reduces locking time and pull-in range. This paper presents a novel PLL design that dynamically scales its gain in order to achieve fast lock times while improving fitter performance in lock. Under certain circumstances the design also demonstrates improved capture range. This paper also analyses the behaviour of a bang-bang type PLL when far from lock, and demonstrates that the pull-in range is proportional to the square root of the PLL loop gain.

Enhanced human bone marrow stromal cell affinity for modified poly(L-lactide) surfaces by the upregulation of adhesion molecular genes

To enhance and regulate cell affinity for poly (l-lactic acid) (PLLA) based materials, two hydrophilic ligands, poly (ethylene glycol) (PEG) and poly (l-lysine) (PLL), were used to develop triblock copolymers: methoxy-terminated poly (ethylene glycol)-block-poly (l-lactide)-block-poly (l-lysine) (MPEG-b-PLLA-b-PLL) in order to regulate protein absorption and cell adhesion. Bone marrow stromal cells (BMSCs) were cultured on different composition of MPEG-b-PLLA-b-PLL copolymer films to determine the effect of modified polymer surfaces on BMSC attachment. To understand the molecular mechanism governing the initial cell adhesion on difference polymer surfaces, the mRNA expression of 84 human extracellular matrix (ECM) and adhesion molecules was analysed using quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction (qRT-PCR). It was found that down regulation of adhesion molecules was responsible for the impaired BMSC attachment on PLLA surface. MPEG-b-PLLA-b-PLL copolymer films improved significantly the cell adhesion and cytoskeleton expression by upregulation of relevant molecule genes significantly. Six adhesion genes (CDH1, ITGL, NCAM1, SGCE, COL16A1, and LAMA3) were most significantly influenced by the modified PLLA surfaces. In summary, polymer surfaces altered adhesion molecule gene expression of BMSCs, which consequently regulated cell initial attachment on modified PLLA surfaces.

Strategy in developing cell based therapy for large bone

Regeneration of osseous defects by tissue-engineering approach provides a novel means of treatment utilizing cell biology, materials science, and molecular biology. The concept of in vitro cultured osteoblasts having an ability to induce new bone formation has been demonstrated in the critical size defects using small animal models. The bone derived cells can be incorporated into bioengineered scaffolds and synthesize bone matrix, which on implantation can induce new bone formation. In search of optimal cell delivery materials, the extracellular matrix as cell carriers for the repair and regeneration of tissues is receiving increased attention. We have investigated extracellular matrix formed by osteoblasts in vitro as a scaffold for osteoblasts transplantation and found a mineralized matrix, formed by human osteoblasts in vitro, can initiate bone formation by activating endogenous mesenchymal cells. To repair the large bone defects, osteogenic or stem cells need to be prefabricated in a large three dimensional scaffold usually made of synthetic biomaterials, which have inadequate interaction with cells and lead to in vivo foreign body reactions. The interstitial extracellular matrix has been applied to modify biomaterials surface and identified vitronectin, which binds the heparin domain and RGD (Arg-Gly-Asp) sequence can modulate cell spreading, migration and matrix formation on biomaterials. We also synthesized a tri-block copolymer, methoxy-terminated poly(ethylene glycol)(MPEG)-polyL-lactide(PLLA)-polylysine(PLL) for human osteoblasts delivery. We identified osteogenic activity can be regulated by the molecular weight and composition of the triblock copolymers. Due to the sequential loss of lineage differentiation potential during the culture of bone marrow stromal cells that hinderers their potential clinical application, we have developed a clonal culture system and established several stem cell clones with fast growing and multi-differentiation properties. Using proteomics and subtractive immunization, several differential proteins have been identified and verified their potential application in stem cell characterization and tissue regeneration

A phase-locked-loop design for the smooth operation of a hybrid microgrid

A microgrid contains both distributed generators (DGs) and loads and can be viewed by a controllable load by utilities. The DGs can be either inertial synchronous generators or non-inertial converter interfaced. Moreover, some of them can come online or go offline in plug and play fashion. The combination of these various types of operation makes the microgrid control a challenging task, especially when the microgrid operates in an autonomous mode. In this paper, a new phase locked loop (PLL) algorithm is proposed for smooth synchronization of plug and play DGs. A frequency droop for power sharing is used and a pseudo inertia has been introduced to non-inertial DGs in order to match their response with inertial DGs. The proposed strategy is validated through PSCAD simulation studies.

A frequency adaptive single-phase Phase-Locked Loop with harmonic rejection

An improved Phase-Locked Loop (PLL) for extracting phase and frequency of the fundamental component of a highly distorted grid voltage is presented. The structure of the single-phase PLL is based on the Synchronous Reference Frame (SRF) PLL and uses an All Pass Filter (APF) to generate the quadrature component from the single phase input voltage. In order to filter the harmonic content, a Moving Average Filter (MAF) is used, and performance is improved by designing a lead compensator and also a feed-forward compensator. The simulation results are compared to show the improved performance with feed-forward. In addition, the frequency dependency of MAF is dealt with by a proposed method for adaption to the frequency. This method changes the window size based on the frequency on a sample-by-sample basis. By using this method, the speed of resizing can be reduced in order to decrease the output ripples caused by window size variations.

A highly efficient and consistent method for harvesting large volumes of high-titre lentiviral vectors

Lentiviral vectors pseudotyped with vesicular stomatitis virus glycoprotein (VSV-G) are emerging as the vectors of choice for in vitro and in vivo gene therapy studies. However, the current method for harvesting lentivectors relies upon ultracentrifugation at 50 000 g for 2 h. At this ultra-high speed, rotors currently in use generally have small volume capacity. Therefore, preparations of large volumes of high-titre vectors are time-consuming and laborious to perform. In the present study, viral vector supernatant harvests from vector-producing cells (VPCs) were pre-treated with various amounts of poly-L-lysine (PLL) and concentrated by low speed centrifugation. Optimal conditions were established when 0.005% of PLL (w/v) was added to vector supernatant harvests, followed by incubation for 30 min and centrifugation at 10 000 g for 2 h at 4 degreesC. Direct comparison with ultracentrifugation demonstrated that the new method consistently produced larger volumes (6 ml) of high-titre viral vector at 1 x 10(8) transduction unit (TU)/ml (from about 3000 ml of supernatant) in one round of concentration. Electron microscopic analysis showed that PLL/viral vector formed complexes, which probably facilitated easy precipitation at low-speed concentration (10 000 g), a speed which does not usually precipitate viral particles efficiently. Transfection of several cell lines in vitro and transduction in vivo in the liver with the lentivector/PLL complexes demonstrated efficient gene transfer without any significant signs of toxicity. These results suggest that the new method provides a convenient means for harvesting large volumes of high-titre lentivectors, facilitate gene therapy experiments in large animal or human gene therapy trials, in which large amounts of lentiviral vectors are a prerequisite.

Die Großstadt als Gegner? : Zur Wahrnehmung Berlins in Literatur, Film und Hörspiel der späten Weimarer Republik

Tässä tutkielmassa tarkastellaan, miten Berliinin suurkaupunki vaikutti Weimarin tasavallan loppuaikoina yksilöön. Tutkimusaineistona on Alfred Döblinin romaani Berlin Alexanderplatz sekä Walter Ruttmannin elokuva Berlin. Die Sinfonie der Großstadt ja kuunnelma Weekend. Teoreettisena taustana hyödynnetään kulttuuri- ja mediahistorian mentaliteetti- ja sosiaalihistoriaa. Aihetta käsitellään myös historiallis-temaattisesta lähtökohdasta, eli työssä tutkitaan todellisen Berliinin asemaa kyseisenä aikana, modernin metropolin olemusta, modernin ajan murrosvaihetta sekä uusasiallisen taidesuuntauksen vaikutusta teoksiin. Weimarin tasavallan aikana Saksassa elettiin murroksen keskellä. Toisaalta yhteiskunta oli poliittisesti pirstoutunut ja taloudellisesti epävakaa, mutta toisaalta kulttuurielämä oli lyhyen aikaa rikasta. Suurkaupungin asukkailla oli enemmän vapaa-aikaa ja mahdollisuuksia toteuttaa itseään omassa ympäristössään. Toisaalta ajan ristiriitaisuus kuitenkin vaikeutti yksilöllisen elämäntavan toteutumista; ihmiset odottivat murroskauden päättymiseltä materiaalista tyydytystä, jolloin henkiselle kehitykselle jäi vähän tilaa. Tärkein kysymyksenasettelu koskee suurkaupungin roolia oman aikansa tuotteena: missä määrin kaupunki oli ihmisen todellinen vastustaja ja missä määrin sen asema oli kuviteltua? Todellisen Berliinin suhdetta reflektoidaan fiktiiviseen suurkaupunkiympäristöön. Ensin tarkastellaan Berliiniä toimijana murroskaudella ja sitten käsitellään ajan ja tilan havainnointia. Koska teokset ovat fiktiivisiä, erityisen tarkastelun kohteena on todellisuuden, fiktion ja simulaation suhde. Tässä yhteydessä tarkastellaan myös kaupungin ja maaseudun välistä problematiikkaa. Kolmannessa osassa esille nousee yksilön ja massan välinen suhde, joka sekin vaikuttaa ihmisen ja suurkaupungin väliseen vastakkainasetteluun. Ilmensikö koneiden ja liikenteen dominoiva asema futuristista asetelmaa? Lisäksi käsitellään alamaailman ja kultaisen 20-luvun välistä kuilua. Kaikkia kolmea teosta yhdistää 24 tunnin aikakäsite; ajalla on selkeästi rajattu alku ja loppu, ja myös tilan käsite on tarkastelussa tärkeä. Kaikissa teoksissa on hyödynnetty montaasitekniikkaa. Kohtaukset vaihtuvat hyvinkin nopeasti, jolloin lukija, katsoja tai kuulija vieraantuu varsinaisesta kohteestaan. Montaasi vaikuttaa ratkaisevasti myös kaupungin ja yksilön suhteen kuvaukseen. Suurkaupungista muotoutuu lähes hirviömäinen, personifioitu subjekti, joka konemaisella olemuksellaan pyrkii nujertamaan pienen ihmisen. Döblinin romaanissa kertoja toimii ikään kuin yksilöä vastaan liittämällä kerronnan väliin uutisaiheita, säätiedotuksia ja kohtalokertomuksia. Elokuvassa ja kuunnelmassa teknologisen kehityksen ihannointi on noussut etualalle: ihmiset muistuttavat sekä yksilöinä että massana koneita, jotka liikkuvat hektisen mekaanisesti eteenpäin kuin liikennevälineet. He eivät kyseenalaista ympäristöään eivätkä koe olevansa oravanpyörässä. Romaanin päähenkilö on heijastanut omat pelkonsa konkreettisesti suurkaupungin infrastruktuuriin, kerrostaloihin, jotka tuntuvat kaatuvan hänen päälleen. Yksilöllinen kehitys on vaarassa pysähtyä, sillä koneistuminen tekee yksilöistä massaa. Elokuvassa ja kuunnelmassa kamppailu suurkaupunkiorganismin ja ihmisten välillä jatkuu, mutta romaanissa kamppailu päättyy päähenkilön parantumiseen. Hänestä tulee mallikansalainen - vaiennettu ja kuuliainen. Kaikkien kolmen teoksen hahmoja kuvataan modernin ajan uhreina. Heiltä puuttuu mekanismi, jolla he voisivat käsitellä kokonaisuuksia. Modernin ajan hahmojen elämä on lopulta kuin tanssia tulivuoren päällä - epävarmaa ja riskialtista.

"Kokonainen elämä on ihmisen pyhin oikeus" : Rolf Lagerborgin seksuaaliradikalismi ja ylempien yhteiskuntaryhmien keskinäiset esiaviolliset suhteet 1900-luvun alun Suomessa.

Tutkielman aiheena on Rolf Lagerborgin seksuaaliradikalismi ja ylempien yhteiskuntaryhmien keskinäiset esiaviolliset suhteet 1900-luvun alun Suomessa. Filosofian tohtori, sittemmin professori Rolf Lagerborg (1874-1959) oli aikakauden näkyvin seksuaaliradikaalien aatteiden yläluokkainen kannattaja. Hänen 'vapaata rakkautta' ja naisen vapautta puolustaneista kirjoituksistaan sekä tuomioistuinavioliitostaan sukeutui kiivassanainen väittely, joka laajuudessaan oli Suomessa ennennäkemätön. Keskustelu levisi kaikkiin sivistyneistön tärkeimpiin äänitorviin ja siihen osallistui suuri joukko aikansa huomattavimpia mielipidevaikuttajia. Tutkielmassa selvitetään, mitä Rolf Lagerborg vuosisadan alussa esitti sukupuolikysymyksestä, mihin muihin toimiin hän sanaradikalismin lisäksi ryhtyi sekä miksi hän tämän kaiken teki. Siinä perehdytään myös Lagerborgin muuhun kirjalliseen tuotantoon ja jäljitetään sitä laajempaa kontekstia, josta seksuaaliradikaalit käsitykset muodostivat yhden osan. Tutkielmassa tarkastellaan lisäksi Lagerborgin provosoimaa julkista keskustelua. Huomio kiinnitetään erityisesti niihin perustaviin näkemyseroihin, joita kiistaan osallistuneiden sivistyneistön edustajien keskuudessa ilmeni. Lähtökohtana on oletus, että sukupuolikysymyksen aktualisoituminen vuosisadan vaihteessa oli osa länsimaisessa maailmankuvassa tapahtunutta fundamentaalista muutosta. Lopuksi hahmotetaan kirkonkirjoista kerätyn empiirisen tilastoaineiston kautta sitä sukupuolielämän ruohonjuuritasoa, jonka päällä erilaiset hyvinkin korkealentoiset diskurssit risteilivät. Pyrkimyksenä on tutkia yksilön, yhteisön sekä tilastollisen aineiston vuorovaikutusta. Lagerborgin seksuaaliradikalismin keskeisimmäksi piirteeksi nousi yksilön itsemääräämisoikeutta ja valinnanvapautta korostanut individualismi. Taustalla vaikuttivat myös reformistinen sosialismi sekä nietzscheläis-westermarckilainen relativismi. Tärkein motiivi oli taistelu uskonnonvapauden puolesta, mikä Lagerborgille merkitsi samalla henkilökohtaista vapaustaistelua uskonnosta. 'Vapaan rakkauden' kannattajat ja vastustajat on maailmankatsomuksensa perusteella tutkielmassa jaettu viiteen ryhmään. Lagerborgin edustaman eettisen pluralismin lisäksi erotetaan vanhaluterilainen arvomaailma, moderni kristillisyys, suomalais-kansallinen idealismi sekä luonnon korottaminen absoluutiksi. Osaltaan sukupuolinen pidättyvyys osoitetaan valtastrategiaksi, johon eräät yläluokkaiset naiset ja nouseva sivistyneistö tukeutuivat. Lagerborgin toiminnan välittömin tulos oli siviiliavioliittohankkeen nopeutuminen Suomessa. Näkyvin seuraus taas oli ankara absoluuttisen sukupuolimoraalin puolustus. Julkinen keskustelu ei kuitenkaan ollut suorassa suhteessa sukupuolielämän käytäntöihin. Tutkimusajanjakso 1904-1914 ei ollut tutkielman tilastollisen aineiston valossa murroskausi sen paremmin absoluuttisen kuin relativistisenkaan sukupuolimoraalin suuntaan. Tutkimuksessa Lagerborg osoittautuu marginaaliseksi hahmoksi. Syynä tähän marginalisoitumiseen oli konservatiivinen ympäristö, johon nähden monet Lagerborgin ajatukset olivat ns. aikaansa edellä. Lisäksi ongelmia aiheutti Lagerborgin konfliktinhaluinen ja epädiplomaattinen esiintyminen. Marginaalisuus ei kuitenkaan ole merkityksetöntä. Lagerborg-kiista paljastaa kiinnostavalla tavalla yhteyden, joka vallitsee individualisoitumisen ja modernin seksuaalisuuden muotoutumisen välillä.

Development of innovative robust stability enhancement algorithms for distribution systems containing distributed generators

This project was a step forward in improving the voltage profile of traditional low voltage distribution networks with high photovoltaic generation or high peak demand. As a practical and economical solution, the developed methods use a Dynamic Voltage Restorer or DVR, which is a series voltage compensator, for continuous and communication-less power quality enhancement. The placement of DVR in the network is optimised in order to minimise its power rating and cost. In addition, new approaches were developed for grid synchronisation and control of DVR which are integrated with the voltage quality improvement algorithm for stable operation.

Evaluation of driving ability of the disabled persons in the context of the psychological activity theory

In the future the number of the disabled drivers requiring a special evaluation of their driving ability will increase due to the ageing population, as well as the progress of adaptive technology. This places pressure on the development of the driving evaluation system. Despite quite intensive research there is still no consensus concerning what is the factual situation in a driver evaluation (methodology), which measures should be included in an evaluation (methods), and how an evaluation has to be carried out (practise). In order to find answers to these questions we carried out empirical studies, and simultaneously elaborated upon a conceptual model for driving and a driving evaluation. The findings of empirical studies can be condensed into the following points: 1) A driving ability defined by the on-road driving test is associated with different laboratory measures depending on the study groups. Faults in the laboratory tests predicted faults in the on-road driving test in the novice group, whereas slowness in the laboratory predicted driving faults in the experienced drivers group. 2) The Parkinson study clearly showed that even an experienced clinician cannot reliably accomplish an evaluation of a disabled person’s driving ability without collaboration with other specialists. 3) The main finding of the stroke study was that the use of a multidisciplinary team as a source of information harmonises the specialists’ evaluations. 4) The patient studies demonstrated that the disabled persons themselves, as well as their spouses, are as a rule not reliable evaluators. 5) From the safety point of view, perceptible operations with the control devices are not crucial, but correct mental actions which the driver carries out with the help of the control devices are of greatest importance. 6) Personality factors including higher-order needs and motives, attitudes and a degree of self-awareness, particularly a sense of illness, are decisive when evaluating a disabled person’s driving ability. Personality is also the main source of resources concerning compensations for lower-order physical deficiencies and restrictions. From work with the conceptual model we drew the following methodological conclusions: First, the driver has to be considered as a holistic subject of the activity, as a multilevel hierarchically organised system of an organism, a temperament, an individuality, and a personality where the personality is the leading subsystem from the standpoint of safety. Second, driving as a human form of a sociopractical activity, is also a hierarchically organised dynamic system. Third, in an evaluation of driving ability it is a question of matching these two hierarchically organised structures: a subject of an activity and a proper activity. Fourth, an evaluation has to be person centred but not disease-, function- or method centred. On the basis of our study a multidisciplinary team (practitioner, driving school teacher, psychologist, occupational therapist) is recommended for use in demanding driver evaluations. Primary in a driver’s evaluations is a coherent conceptual model while concrete methods of evaluations may vary. However, the on-road test must always be performed if possible.