Simulointi- ja ohjausjärjestelmän kehitys siltanosturiavusteiseen automaattivarastoon

Diplomityö tehtiin Konecranes Oyj:lle, joka on nostureita valmistava ja niille kunnossapitopalveluita tarjoava suomalainen pörssiyhtiö. Työn kuluessa suunniteltiin ja toteutettiin siltanosturiavusteisiin automaattivarastoihin soveltuva simulointiohjelmisto ja varastonohjausjärjestelmä. Työssä keskityttiin pääsääntöisesti paperirullavarastoihin, mutta suunnitteluvaiheessa otettiin huomioon myös muut Konecranesin tarjontaan kuuluvat automaattivarastotyypit kuten vaakarulla ja kontti. Simulointiohjelmistolla mallinnetaan automaattivarastossa tapahtuvia liikkeitä. Käyttäjä pystyy näkemään nostureiden ja muiden varastossa olevien komponenttien liikkeet 3D- muotoisena simulaattorin käyttöliittymästä. Simulaattorin tavoitteena on helpottaa automaattivaraston suunnittelua ja nopeuttaa sen käyttöönottoa, sekä toimia myös vakuuttavana myyntityökaluna asiakaskontakteissa. Varastonohjausjärjestelmä tekee päätökset varaston tapahtumista ja ohjaa mm. nostureiden toimintaa. Diplomityön päämääränä oli perehtyä tarkasti nykyisen varastonohjausjärjestelmän toimintaan, kehittää uusi ratkaisumalli puutteiden sekä toiveiden perusteella ja lopulta osoittaa ratkaisumallin toimivuus ohjelmoimalla esittelyversio simulaattorista ja varastonohjausjärjestelmästä. Samaa varastonohjausjärjestelmää on määrä käyttää simulaattorissa ja tulevaisuudessa todellisen varaston ohjaamisessa. Asetetuista vaatimuksista johtuen järjestelmästä suunniteltiin mahdollisimman mukautuva. Työn lopputuloksena saatiin perusominaisuudet kattava 3D-simulaattori ja siihen liitetty varastonohjausjärjestelmä. Toteutuksen avulla oli mahdollista osoittaa ratkaisumallin toimivuus sekä esitellä ideaa laajamittaisemmin. Diplomityön kuluessa saatiin nykyisestä järjestelmästä kattavat tiedot ja pystyttiin määräämään suunta, kuinka kehitystyötä jatketaan.

Hamina-luokan ohjusveneen taistelunjohtojärjestelmäsimulaattori : sen hyödyntämismahdollisuudet kantahenkilökunnan koulutuksessa ja oppimisympäristössä - esimerkkinä ilmailualan simulaatiokoulutus

Simulaattoreiden käyttö opetusvälineinä on muuttanut eri alojen opetusta. Simulaattoreiden avulla harjoittelu on riskitöntä ja taloudellista. Sotilaskoulutuksessa harjoittelu simulaattoreiden avulla on auttanut joukkoja selviytymään ensimmäisestä taistelusta pienemmillä tappioilla kuin perinteisillä harjoitusmenetelmillä. Keväällä 2011 aloitettiin Suomenlahden Meripuolustusalueen 7. Ohjuslaivueessa taistelunjohtojärjestelmäsimulaattorin hyödyntäminen taistelukeskushenkilöstön koulutuksessa. Tämän tutkimustyön tarkoituksena ja tavoitteena on tuottaa simulaattorikoulutukseen pedagoginen malli. Tavoitteen saavuttamiseksi tutkielmaan haettiin pitkäaikaisia kokemuksia ilmailualalta. Tutkimuksen kohteeksi ilmailualalta valittiin Finnair Flight Academyn ja Ilmavoimien Hawk-simulaattorikoulutus. Tutkimustyössä lukijalle tuodaan esille vuosien simulaat-torikoulutuksen kokemukset ilmailualalta ja miten lentäjien simulaattorikoulutus rakentuu sekä mitkä asiat vaikuttavat koulutuksen kehittämisessä niin sotilasilmailun kuin myös siviili-ilmailun parissa. Tutkimustyö on luonteeltaan laadullinen ja työn tutkimusmenetelminä on käytetty asiakirjatutkimusta ja teemahaastatteluja. Tutkimustyön runko on rakennettu kehittävä työntutkimus-asetelman ympärille. Asetelmaa hyödynnettiin myös teemahaastatteluja laadittaessa. Kehittävä työntutkimuksen asetelma auttaa tutkimustyössä hahmottamaan toimintakokonaisuuden. Teemahaastattelujen avulla tutkimustyössä tarkasteltiin Hamina-luokan ohjusveneen taistelukeskushenkilöstön koulutusta. Haastattelun tavoitteena oli tuoda esille kuinka taistelujärjestelmäkoulutus on toteutettu, mitä hyödyntämismahdollisuuksia simulaattoriopetus luo taistelukeskuskoulutukselle ja henkilöstön näkemyksiä, kuinka simulaattorikoulutusta tulisi kehittää. Tutkimustulosten perusteella tutkimuksessa esitellään analyysiperusteisen simulaatio-opetuksen malli taistelukeskushenkilöstön simulaatiokoulutukseen.

Raskaan raketinheittimistön kuorma-ammusten tulen tehon arviointi

Tehokasta asevaikutusta pitkille kantamille haettaessa yhdeksi varteenotettavaksi vaihtoehdoksi nousee raskas raketinheittimistö. Sen kuorma-ammusvalikoimassa on myös monipuolisia tytärkranaatteja, jotka soveltuvat niin henkilöstöä, panssaroituja ajoneuvoja kuin linnoitteitakin vastaan. Raskaalla raketinheittimistöllä olisi myös mahdollista korvata tulevaisuudessa jalkaväkimiinojen käyttöä. Tutkimuksessa esitellään käytössä olevien yleisimpien raskaiden raketinheittimien ampumatarvikkeita sekä niiden käyttöä ja tulen tehoa. Tutkimusongelma on asetettu seuraavaksi: Mikä on raskaan raketinheittimistön tulen teho tutkimuksen maalimalleja vastaan? Tutkimuksessa pohditaan myös tulen tehon parantamista ja siihen vaikuttamista erilaisin ratkaisuin. Tutkimuksen aineistona on käytetty julkisia kirjallisuus- sekä internetlähteitä. Tutkimuksessa on käytetty tutkimusmenetelminä ovat kirjallisuustutkimus sekä Monte Carlo -simulaatio. Simulaatio toteutetaan tietokoneen taulukkolaskentasovelluksessa. Saatuja tuloksia tullaan myös vertailemaan aikaisempien tutkimusten laskentatuloksiin. Tutkimuksen pohjalta on nähtävissä, että raskas raketinheittimistö on erittäin tehokas asejärjestelmä. Näin on ainakin tutkimukseen asetettuja maalimalleja vastaan. Tutkimuksessa olleilla raketinheittimillä ja niiden kuorma-ammuksilla on maalit lamautettavissa osin yhden heittimen puolisarjalla eli kuudella raketilla. Tulen tehon kasvattamiseksi tutkimuksessa on pohdittu niin teknisiä, ampumateknisiä kuin tulenjohto- ja maalinosoituksellisia asioita. Itsessään tehokas ampumatarvike ei riitä, jos sitä ei saada toimitettua riittävän lähelle maalia. Kehitystyön kohteita raskaalle raketinheittimistölle ovat aktiotykistöä suurempi hajonta, tytärkranaattien toimintavarmuus sekä asevaikutuksen tehokkuus amputarvikkeiden älykkyyttä ja ohjautuvuutta lisäämällä. Simuloinnin osalta tutkimuksessa esitellään yksinkertainen, itsetehty taulukkolaskentasimulaatio. Sen epätarkkuuksia sekä puutteita on tutkija pyrkinyt huomioimaan laskennassa ja tuloksia analysoidessa. Kaikenkaikkiaan voidaan todeta näinkin vaivattoman simulaation antavan oikean suuntaisia tuloksia.

Glock FX -harjoituspistoolin hyödyntäminen voimankäyttökoulutuksessa

Viime sodissa ammuttiin keskimäärin 10 000 laukausta per yksi eliminoitu vihollinen ja noin viidennes sotilaista ampui tarkoituksella ohi vihollisesta. Sotilaille koulutetaan etiikkaa ja herätetään kysymyksiä ihmisten tappamisen oikeutuksesta ja inhimillisyydestä. Ampumaharjoittelua toteutetaan pääosin ympyränmuotoisiin maalitauluihin tai peltilevyihin. Suomalainen sotilas harvoin pääsee harjoittelemaan aseenkäsittelytaitojaan ja ampumataitoaan ihmishahmoa kohtaan, mutta Glock FX -harjoituspistoolilla voimankäyttökoulutus ja ampumaaseen käyttökoulutus voidaan saada lähemmäksi todellisuutta kuin aikaisemmilla simulaattorijärjestelmillä ja paukkupatruunoilla. Tutkimuksessa selvitetään miten FX-järjestelmällä voidaan kehittää sotilaan toimintakykyä ja valmiutta käyttää ampuma-asetta voimankäyttötilanteessa. Lisäksi tutkimuksessa selvitetään eri organisaatioiden käyttötapoja järjestelmälle sekä järjestelmän edut ja haitat. Tavoitteisiin on pyritty selvittämällä voimankäytön ja toimintakyvyn vaatimuksia ja vaikutuksia ampumaaseen käytön osalta. Tutkimus on kvalitatiivinen, laadullinen tutkimus. Aineistoa on kerätty pääosin erilaisilla haastatteluilla, aiemmista tutkimuksista sekä puolustusvoimien asiakirjoista. Työssä on haastateltu puolustusvoimien voimankäyttökouluttajia, yksityisen vartiointiliikkeen toimitusjohtajaa ja FX-järjestelmän kouluttajia sekä käyttäjiä puolustusvoimilta ja poliisilta. Tutkimukseen kerättiin aineostoa myös osallistumalla yhteen FX-harjoitukseen koulutettavana Kaartin Jääkärirykmentissä ja toiseen seuraajana Maasotakoululla. Tutkimuksessa käy ilmi järjestelmän olevan tehokas väline simulaatio- ja voimankäyttökoulutuksessa. Oikein järjestetyllä koulutuksella ja maalitoiminnalla voidaan parantaa koulutettavien valmiutta toimia oikeassa voimankäytön tilanteessa tehokkaasti ja turvallisesti.

Assessment of Young Learners’ English Proficiency in Bilingual Content Instruction CLIL

This applied linguistic study in the field of second language acquisition investigated the assessment practices of class teachers as well as the challenges and visions of language assessment in bilingual content instruction (CLIL) at primary level in Finnish basic education. Furthermore, pupils’ and their parents’ perceptions of language assessment and LangPerform computer simulations as an alternative, modern assessment method in CLIL contexts were examined. The study was conducted for descriptive and developmental purposes in three phases: 1) a CLIL assessment survey; 2) simulation 1; and 3) simulation 2. All phases had a varying number of participants. The population of this mixed methods study were CLIL class teachers, their pupils and the pupils’ parents. The sampling was multi-staged and based on probability and random sampling. The data were triangulated. Altogether 42 CLIL class teachers nationwide, 109 pupils from the 3rd, 4th and 5th grade as well as 99 parents from two research schools in South-Western Finland participated in the CLIL assessment survey followed by an audio-recorded theme interview of volunteers (10 teachers, 20 pupils and 7 parents). The simulation experimentations 1 and 2 produced 146 pupil and 39 parental questionnaires as well as video interviews of volunteered pupils. The data were analysed both quantitatively using percentages and numerical frequencies and qualitatively employing thematic content analysis. Based on the data, language assessment in primary CLIL is not an established practice. It largely appears to be infrequent, incidental, implicit and based on impressions rather than evidence or the curriculum. The most used assessment methods were teacher observation, bilingual tests and dialogic interaction, and the least used were portfolios, simulations and peer assessment. Although language assessment was generally perceived as important by teachers, a fifth of them did not gather assessment information systematically, and 38% scarcely gave linguistic feedback to pupils. Both pupils and parents wished to receive more information on CLIL language issues; 91% of pupils claimed to receive feedback rarely or occasionally, and 63% of them wished to get more information on their linguistic coping in CLIL subjects. Of the parents, 76% wished to receive more information on the English proficiency of their children and their linguistic development. This may be a response to indirect feedback practices identified in this study. There are several challenges related to assessment; the most notable is the lack of a CLIL curriculum, language objectives and common ground principles of assessment. Three diverse approaches to language in CLIL that appear to affect teachers’ views on language assessment were identified: instrumental (language as a tool), dual (language as a tool and object of learning) and eclectic (miscellaneous views, e.g. affective factors prioritised). LangPerform computer simulations seem to be perceived as an appropriate alternative assessment method in CLIL. It is strongly recommended that the fundamentals for assessment (curricula and language objectives) and a mutual assessment scheme should be determined and stakeholders’ knowledge base of CLIL strengthened. The principles of adequate assessment in primary CLIL are identified as well as several appropriate assessment methods suggested.

The supermassive binary black hole system OJ287

Abstract This doctoral thesis concerns the active galactic nucleus (AGN) most often referred to with the catalogue number OJ287. The publications in the thesis present new discoveries of the system in the context of a supermassive binary black hole model. In addition, the introduction discusses general characteristics of the OJ287 system and the physical fundamentals behind these characteristics. The place of OJ287 in the hierarchy of known types of AGN is also discussed. The introduction presents a large selection of fundamental physics required to have a basic understanding of active galactic nuclei, binary black holes, relativistic jets and accretion disks. Particularly the general relativistic nature of the orbits of close binaries of supermassive black holes is explored with some detail. Analytic estimates of some of the general relativistic effects in such a binary are presented, as well as numerical methods to calculate the effects more precisely. It is also shown how these results can be applied to the OJ287 system. The binary orbit model forms the basis for models of the recurring optical outbursts in the OJ287 system. In the introduction, two physical outburst models are presented in some detail and compared. The radiation hydrodynamics of the outbursts are discussed and optical light curve predictions are derived. The precursor outbursts studied in Paper III are also presented, and tied into the model of OJ287. To complete the discussion of the observable features of OJ287, the nature of the relativistic jets in the system, and in active galactic nuclei in general, is discussed. Basic physics of relativistic jets are presented, with additional detail added in the form of helical jet models. The results of Papers II, IV and V concerning the jet of OJ287 are presented, and their relation to other facets of the binary black hole model is discussed. As a whole, the introduction serves as a guide, though terse, for the physics and numerical methods required to successfully understand and simulate a close binary of supermassive black holes. For this purpose, the introduction necessarily combines a large number of both fundamental and specific results from broad disciplines like general relativity and radiation hydrodynamics. With the material included in the introduction, the publications of the thesis, which present new results with a much narrower focus, can be readily understood. Of the publications, Paper I presents newly discovered optical data points for OJ287, detected on archival astronomical plates from the Harvard College Observatory. These data points show the 1900 outburst of OJ287 for the first time. In addition, new data points covering the 1913 outburst allowed the determination of the start of the outburst with more precision than was possible before. These outbursts were then successfully numerically modelled with an N-body simulation of the OJ287 binary and accretion disc. In Paper II, mechanisms for the spin-up of the secondary black hole in OJ287 via interaction with the primary accretion disc and the magnetic fields in the system are discussed. Timescales for spin-up and alignment via both processes are estimated. It is found that the secondary black hole likely has a high spin. Paper III reports a new outburst of OJ287 in March 2013. The outburst was found to be rather similar to the ones reported in 1993 and 2004. All these outbursts happened just before the main outburst season, and are called precursor outbursts. In this paper, a mechanism was proposed for the precursor outbursts, where the secondary black hole collides with a gas cloud in the primary accretion disc corona. From this, estimates of brightness and timescales for the precursor were derived, as well as a prediction of the timing of the next precursor outburst. In Paper IV, observations from the 2004–2006 OJ287 observing program are used to investigate the existence of short periodicities in OJ287. The existence of a _50 day quasiperiodic component is confirmed. In addition, statistically significant 250 day and 3.5 day periods are found. Primary black hole accretion of a spiral density wave in the accretion disc is proposed as the source of the 50 day period, with numerical simulations supporting these results. Lorentz contracted jet re-emission is then proposed as the reason for the 3.5 day timescale. Paper V fits optical observations and mm and cm radio observations of OJ287 with a helical jet model. The jet is found to have a spine–sheath structure, with the sheath having a much lower Lorentz gamma factor than the spine. The sheath opening angle and Lorentz factor, as well as the helical wavelength of the jet are reported for the first time. Tiivistelmä Tässä väitöskirjatutkimuksessa on keskitytty tutkimaan aktiivista galaksiydintä OJ287. Väitöskirjan osana olevat tieteelliset julkaisut esittelevät OJ287-systeemistä saatuja uusia tuloksia kaksoismusta-aukkomallin kontekstissa. Väitöskirjan johdannossa käsitellään OJ287:n yleisiä ominaisuuksia ja niitä fysikaalisia perusilmiöitä, jotka näiden ominaisuuksien taustalla vaikuttavat. Johdanto selvittää myös OJ287-järjestelmän sijoittumisen aktiivisten galaksiytimien hierarkiassa. Johdannossa käydään läpi joitakin perusfysiikan tuloksia, jotka ovat tarpeen aktiivisten galaksiydinten, mustien aukkojen binäärien, relativististen suihkujen ja kertymäkiekkojen ymmärtämiseksi. Kahden toisiaan kiertävän mustan aukon keskinäisen radan suhteellisuusteoreettiset perusteet käydään läpi yksityiskohtaisemmin. Johdannossa esitetään joitakin analyyttisiä tuloksia tällaisessa binäärissä havaittavista suhteellisuusteoreettisista ilmiöistä. Myös numeerisia menetelmiä näiden ilmiöiden tarkempaan laskemiseen esitellään. Tuloksia sovelletaan OJ287-systeemiin, ja verrataan havaintoihin. OJ287:n mustien aukkojen ratamalli muodostaa pohjan systeemin toistuvien optisten purkausten malleille. Johdannossa esitellään yksityiskohtaisemmin kaksi fysikaalista purkausmallia, ja vertaillaan niitä. Purkausten säteilyhydrodynamiikka käydään läpi, ja myös ennusteet purkausten valokäyrille johdetaan. Johdannossa esitellään myös Julkaisussa III johdettu prekursoripurkausten malli, ja osoitetaan sen sopivan yhteen OJ287:n binäärimallin kanssa. Johdanto esittelee myös relativististen suihkujen fysiikkaa sekä OJ287- systeemiin liittyen että aktiivisten galaksiydinten kontekstissa yleisesti. Relativististen suihkujen perusfysiikka esitellään, kuten myös malleja kierteisistä suihkuista. Julkaisujen II, IV ja V OJ287-systeemin suihkuja koskevat tulokset esitellään binäärimallin kontekstissa. Kokonaisuutena johdanto palvelee suppeana oppaana, joka esittelee tarvittavan fysiikan ja tarpeelliset numeeriset menetelmät mustien aukkojen binäärijärjestelmän ymmärtämiseen ja simulointiin. Tätä tarkoitusta varten johdanto yhdistää sekä perustuloksia että joitakin syvällisempiä tuloksia laajoilta fysiikan osa-alueilta kuten suhteellisuusteoriasta ja säteilyhydrodynamiikasta. Johdannon sisältämän materiaalin avulla väitöskirjan julkaisut, ja niiden esittämät tulokset, ovat hyvin ymmärrettävissä. Väitöskirjan julkaisuista ensimmäinen esittelee uusia OJ287-systeemistä saatuja havaintopisteitä, jotka on paikallistettu Harvardin yliopiston observatorion arkiston valokuvauslevyiltä. OJ287:n vuonna 1900 tapahtunut purkaus nähdään ensimmäistä kertaa näissä havaintopisteissä. Uudet havaintopisteet mahdollistivat myös vuoden 1913 purkauksen alun ajoittamisen tarkemmin kuin aiemmin oli mahdollista. Havaitut purkaukset mallinnettiin onnistuneesti simuloimalla OJ287-järjestelmän mustien aukkojen paria ja kertymäkiekkoa. Julkaisussa II käsitellään mekanismeja OJ287:n sekundäärisen mustan aukon spinin kasvamiseen vuorovaikutuksessa primäärin kertymäkiekon ja systeemin magneettikenttien kanssa. Julkaisussa arvioidaan maksimispinin saavuttamisen ja spinin suunnan vakiintumisen aikaskaalat kummallakin mekanismilla. Tutkimuksessa havaitaan sekundäärin spinin olevan todennäköisesti suuri. Julkaisu III esittelee OJ287-systeemissä maaliskuussa 2013 tapahtuneen purkauksen. Purkauksen havaittiin muistuttavan vuosina 1993 ja 2004 tapahtuneita purkauksia, joita kutsutaan yhteisnimityksellä prekursoripurkaus (precursor outburst). Julkaisussa esitellään purkauksen synnylle mekanismi, jossa OJ287-systeemin sekundäärinen musta aukko osuu primäärisen mustan aukon kertymäkiekon koronassa olevaan kaasupilveen. Mekanismin avulla johdetaan arviot prekursoripurkausten kirkkaudelle ja aikaskaalalle. Julkaisussa johdetaan myös ennuste seuraavan prekursoripurkauksen ajankohdalle. Julkaisussa IV käytetään vuosina 2004–2006 kerättyjä havaintoja OJ287- systeemistä lyhyiden jaksollisuuksien etsintään. Julkaisussa varmennetaan systeemissä esiintyvä n. 50 päivän kvasiperiodisuus. Lisäksi tilastollisesti merkittävät 250 päivän ja 3,5 päivän jaksollisuudet havaitaan. Julkaisussa esitetään malli, jossa primäärisen mustan aukon kertymäkiekossa oleva spiraalitiheysaalto aiheuttaa 50 päivän jaksollisuuden. Mallista tehty numeerinen simulaatio tukee tulosta. Systeemin relativistisen suihkun emittoima aikadilatoitunut säteily esitetään aiheuttajaksi 3,5 päivän jaksollisuusaikaskaalalle. Julkaisussa V sovitetaan kierresuihkumalli OJ287-systeemistä tehtyihin optisiin havaintoihin ja millimetri- sekä senttimetriaallonpituuden radiohavaintoihin. Suihkun rakenteen havaitaan olevan kaksijakoinen ja koostuvan ytimestä ja kuoresta. Suihkun kuorella on merkittävästi pienempi Lorentzin gamma-tekijä kuin suihkun ytimellä. Kuoren avautumiskulma ja Lorentztekijä sekä suihkun kierteen aallonpituus raportoidaan julkaisussa ensimmäistä kertaa.

Warranty Prediction Using Weibull Simulation

The main objective of this master’s thesis is to examine if Weibull analysis is suitable method for warranty forecasting in the Case Company. The Case Company has used Reliasoft’s Weibull++ software, which is basing on the Weibull method, but the Company has noticed that the analysis has not given right results. This study was conducted making Weibull simulations in different profit centers of the Case Company and then comparing actual cost and forecasted cost. Simula-tions were made using different time frames and two methods for determining future deliveries. The first sub objective is to examine, which parameters of simulations will give the best result to each profit center. The second sub objective of this study is to create a simple control model for following forecasted costs and actual realized costs. The third sub objective is to document all Qlikview-parameters of profit centers. This study is a constructive research, and solutions for company’s problems are figured out in this master’s thesis. In the theory parts were introduced quality issues, for example; what is quality, quality costing and cost of poor quality. Quality is one of the major aspects in the Case Company, so understand-ing the link between quality and warranty forecasting is important. Warranty management was also introduced and other different tools for warranty forecasting. The Weibull method and its mathematical properties and reliability engineering were introduced. The main results of this master’s thesis are that the Weibull analysis forecasted too high costs, when calculating provision. Although, some forecasted values of profit centers were lower than actual values, the method works better for planning purposes. One of the reasons is that quality improving or alternatively quality decreasing is not showing in the results of the analysis in the short run. The other reason for too high values is that the products of the Case Company are com-plex and analyses were made in the profit center-level. The Weibull method was developed for standard products, but products of the Case Company consists of many complex components. According to the theory, this method was developed for homogeneous-data. So the most im-portant notification is that the analysis should be made in the product level, not the profit center level, when the data is more homogeneous.

Yliopiston sähköverkon mallintaminen

Lappeenrannan teknillinen yliopisto tutkii älykkäiden sähköverkkojen kehittämistä. Yliopisto on hankkinut sähköverkkoonsa tuuliturbiinin ja aurinkopaneeleita, joilla pystytään tuottamaan sähköenergiaa sähköverkkoon. Näitä tuotantoja voidaan käyttää myös tutkimuksessa. Tässä työssä luodaan simulaatiomalli yliopiston sähköverkosta Matlab® Simulink® -ohjelmalla. Simulaatiomalliin mallinnetaan yliopiston sisäinen keskijänniteverkko ja osa pienjänniteverkosta. Simulaatiomalli toteutetaan ohjelman valmiilla komponenteilla, joihin lasketaan tarvittavat parametrit. Tuuliturbiinin ja aurinkopaneelien sähköntuotantotehot määritetään säätiladatojen avulla. Verkon komponenteille lasketaan arvot komponenttien tyyppitietojen perusteella ja asetetaan simulaatiomallin parametreiksi. Simulaatiomalli luodaan yliopiston sisäisen verkon tehonjaon tarkastelemiseksi. Työssä selvitetään myös mahdollisuuksia luodun simulaatiomallin käyttämiseen vikatilanteiden tarkastelussa.

Development of Generic Simulation Model for Mobile Working Machines

This master’s thesis has been done for Drive! –project in which a new electric motor solution for mobile working machines is developed. Generic simulation model will be used as marketing and development tool. It can be used to model a wide variety of different vehicles with and without electric motor and to show customer the difference between traditionally build vehicles and those with new electric motor solution. Customers can also use simulation model to research different solutions for their own vehicles. At the start of the project it was decided that MeVEA software would be used as main simulation program and Simulink will only be used to simulate the operation of electrical components. Development of the generic model started with the research of these two software applications, simulation models which are made with them and how these simulation models can be build faster. Best results were used for building of generic simulation model. Finished generic model can be used to produce new tractor models for real-time simulations in short notice. All information about model is collected to one datasheet which can be easily filled by the user. After datasheet is filled a script will automatically build new simulation model in seconds. At the moment generic model is capable of building simulation models for wide variety of different tractors but it can be easily altered for other vehicle types too which would also benefit greatly from electric drive solution. Those could be for example wheel loaders and harvesters.

Traktorin sähköistysanalyysi virtuaalisimulaatiomallilla

Tämä diplomityö on tehty Lappeenrannan teknilliselle yliopistolle osana yliopiston sähköisen liikkumisen tutkimusta. Työssä on jatkokehitetty ja dokumentoitu Drive!-projektin hybriditraktorin simulaatiomallia, joka toimii Mevea- ja Simulink-ohjelmistoissa. Mevean simulaatioalustalla on mallinnettu traktorin mekaniikkaa ja ympäristöä, kun taas Simulinkillä on simuloitu hybriditraktorin sähkötekniikkaa, dieselgeneraattoria, energiavarastoa ja apulait-teita. Työssä on tarkasteltu traktorin erilaisia maatalouden työtehtäviä ja tämän jälkeen tarkasteltu simulaatiomallin ja simulaatioiden avulla minkälaisella hybriditraktorilla näitä töitä olisi mahdollista suorittaa. Lopuksi tarkastellaan vielä simulaatiomallilla noin 75 kW:n hybriditraktorin toimintaa maatalon pihapiirin työtehtävissä ja lasketaan hybridisoinnin lisäinvestoinnille takaisinmaksuaika. Virtuaalimallilla tehtyjen simulaatioiden ja laskelmien perusteella saatiin tulokseksi, että tämän hetken komponentti- ja energiahinnoilla maataloustraktorin hybridisointi ei ole taloudellisesti kannattavaa. Kuitenkin on huomionarvoista, että ajettaessa pelkällä akkusähköllä käytetyn energian hinta on noin kolmannes verrattaessa perinteiseen dieseltraktoriin.

Hajautetun automaation käyttö osana simulaatiota

Työssä perehdytään simulaatiotekniikkaan, jossa käytetään osana fyysistä laitteistoa, ja siihen tarvittaviin komponentteihin, kuten ohjelmistorajapintoihin sekä kenttäväylään. Työssä tutustutaan myös IEC 61131-3 ja IEC 61499 -standardien mukaisiin toimintolohkomalleihin, joita käytetään automaatiossa. Näiden perusteella kehitetään järjestelmä, jonka avulla Simulink-ympäristössä voidaan oman toimintolohkon avulla käyttää taajuusmuuttajaa osana simulaatiota. Tällaisen reaaliaikaisen systeemin eri osien väliseen synkronointiin kiinnitetään myös huomiota. Järjestelmää testataan simulaatiomallilla, jossa syötetään vääntömomenttiohje taajuusmuuttajalle, joka mittaa siihen kytketyn moottorin pyörimisnopeuden. Mallilla voidaan esimerkiksi arvioida kuorman hitausmomentti. Työssä tutustutaan myös taajuusmuuttajien ohjelmallisiin ominaisuuksiin ja niiden perusteella pohditaan esitetyn kaltaisten järjestelmien käyttöä hajautettuna automaatiojärjestelmänä. Kokeellinen työ tehtiin säätö- ja digitaalitekniikan laboratoriossa vuoden 2010 aikana.