Simulation model of wind turbine gearbox and lubrication system

As increasing efficiency of a wind turbine gearbox, more power can be transferred from rotor blades to generator and less power is used to cause wear and heating in the gearbox. By using a simulation model, behavior of the gearbox can be studied before creating expensive prototypes. The objective of the thesis is to model a wind turbine gearbox and its lubrication system to study power losses and heat transfer inside the gearbox and to study the simulation methods of the used software. Software used to create the simulation model is Siemens LMS Imagine.Lab AMESim, which can be used to create one-dimensional mechatronic system simulation models from different fields of engineering. When combining components from different libraries it is possible to create a simulation model, which includes mechanical, thermal and hydraulic models of the gearbox. Results for mechanical, thermal, and hydraulic simulations are presented in the thesis. Due to the large scale of the wind turbine gearbox and the amount of power transmitted, power loss calculations from AMESim software are inaccurate and power losses are modelled as constant efficiency for each gear mesh. Starting values for simulation in thermal and hydraulic simulations were chosen from test measurements and from empirical study as compact and complex design of gearbox prevents accurate test measurements. In further studies to increase the accuracy of the simulation model, components used for power loss calculations needs to be modified and values for unknown variables are needed to be solved through accurate test measurements.

Mediating Influence of Physical Fitness on the Relationship between Academic Performance and Motor Proficiency

We explored the potential mediating influence of physical fitness on the relationship between academic performance and motor proficiency in children. 1864 students (F:926, M:938, age 11.91 (SD:0.34). Academic achievement was derived from an average of standardized tests of reading, writing, and math. The Bruininks-Oseretsky Test of Motor Performance (short-form) determined motor proficiency. Fitness (peak oxygen uptake) was established with the Léger 20-m Shuttle Run Test. OLS regression identified several significant predictors of academic performance. After controlling for age (p=0.0135), gender (p<0.0001), and parental education (p<0.0001), motor proficiency (p<0.0001), was significant. After adding physical fitness (p=0.0030) to the model the effect of motor proficiency remained significant however the point estimate was reduced from 0.0034 (p<0.0001) to 0.0026 (p<0.0001). These results suggest that physical fitness plays a mediating role on the relationship between academic performance and motor proficiency although both aerobic fitness and motor proficiency have independent roles.

Observational learning of motor skills : Looking for optimal models

L’observation d’un modèle pratiquant une habileté motrice promeut l’apprentissage de l’habileté en question. Toutefois, peu de chercheurs se sont attardés à étudier les caractéristiques d’un bon modèle et à mettre en évidence les conditions d’observation pouvant optimiser l’apprentissage. Dans les trois études composant cette thèse, nous avons examiné les effets du niveau d’habileté du modèle, de la latéralité du modèle, du point de vue auquel l’observateur est placé, et du mode de présentation de l’information sur l’apprentissage d’une tâche de timing séquentielle composée de quatre segments. Dans la première expérience de la première étude, les participants observaient soit un novice, soit un expert, soit un novice et un expert. Les résultats des tests de rétention et de transfert ont révélé que l’observation d’un novice était moins bénéfique pour l’apprentissage que le fait d’observer un expert ou une combinaison des deux (condition mixte). Par ailleurs, il semblerait que l’observation combinée de modèles novice et expert induise un mouvement plus stable et une meilleure généralisation du timing relatif imposé comparativement aux deux autres conditions. Dans la seconde expérience, nous voulions déterminer si un certain type de performance chez un novice (très variable, avec ou sans amélioration de la performance) dans l’observation d’une condition mixte amenait un meilleur apprentissage de la tâche. Aucune différence significative n’a été observée entre les différents types de modèle novices employés dans l’observation de la condition mixte. Ces résultats suggèrent qu’une observation mixte fournit une représentation précise de ce qu’il faut faire (modèle expert) et que l’apprentissage est d’autant plus amélioré lorsque l’apprenant peut contraster cela avec la performance de modèles ayant moins de succès. Dans notre seconde étude, des participants droitiers devaient observer un modèle à la première ou à la troisième personne. L’observation d’un modèle utilisant la même main préférentielle que soi induit un meilleur apprentissage de la tâche que l’observation d’un modèle dont la dominance latérale est opposée à la sienne, et ce, quel que soit l’angle d’observation. Ce résultat suggère que le réseau d’observation de l’action (AON) est plus sensible à la latéralité du modèle qu’à l’angle de vue de l’observateur. Ainsi, le réseau d’observation de l’action semble lié à des régions sensorimotrices du cerveau qui simulent la programmation motrice comme si le mouvement observé était réalisé par sa propre main dominante. Pour finir, dans la troisième étude, nous nous sommes intéressés à déterminer si le mode de présentation (en direct ou en vidéo) influait sur l’apprentissage par observation et si cet effet est modulé par le point de vue de l’observateur (première ou troisième personne). Pour cela, les participants observaient soit un modèle en direct soit une présentation vidéo du modèle et ceci avec une vue soit à la première soit à la troisième personne. Nos résultats ont révélé que l’observation ne diffère pas significativement selon le type de présentation utilisée ou le point de vue auquel l’observateur est placé. Ces résultats sont contraires aux prédictions découlant des études d’imagerie cérébrale ayant montré une activation plus importante du cortex sensorimoteur lors d’une observation en direct comparée à une observation vidéo et de la première personne comparée à la troisième personne. Dans l’ensemble, nos résultats indiquent que le niveau d’habileté du modèle et sa latéralité sont des déterminants importants de l’apprentissage par observation alors que le point de vue de l’observateur et le moyen de présentation n’ont pas d’effets significatifs sur l’apprentissage d’une tâche motrice. De plus, nos résultats suggèrent que la plus grande activation du réseau d’observation de l’action révélée par les études en imagerie mentale durant l’observation d’une action n’induit pas nécessairement un meilleur apprentissage de la tâche.

Design and Finite Element Analysis of Hybrid Stepper Motor for Spacecraft Applications

This paper presents the design and analysis of a 400-step hybrid stepper motor for spacecraft applications. The design of the hybrid stepper motor for achieving a specific performance requires the choice of appropriate tooth geometry. In this paper, a detailed account of the results of two-dimensional finite-element (FE) analysis conducted with different tooth shapes such as square and trapezoidal, is presented. The use of % more corresponding increase in detent torque and distorted static torque profile. For the requirements of maximum torque density, less-detent torque, and better positional accuracy and smooth static torque profile, different pitch slotting with equal tooth width has to be provided. From the various FE models subjected to analysis trapezoidal teeth configuration with unequal tooth pitch on the stator and rotor is found to be the best configuration and is selected for fabrication. The designed motor is fabricated and the experimental results is compared with the FE results

Comprehensive evaluation of the WaterGAP3 model across climatic, physiographic, and anthropogenic gradients

In den letzten Jahrzehnten haben sich makroskalige hydrologische Modelle als wichtige Werkzeuge etabliert um den Zustand der globalen erneuerbaren Süßwasserressourcen flächendeckend bewerten können. Sie werden heutzutage eingesetzt um eine große Bandbreite wissenschaftlicher Fragestellungen zu beantworten, insbesondere hinsichtlich der Auswirkungen anthropogener Einflüsse auf das natürliche Abflussregime oder der Auswirkungen des globalen Wandels und Klimawandels auf die Ressource Wasser. Diese Auswirkungen lassen sich durch verschiedenste wasserbezogene Kenngrößen abschätzen, wie z.B. erneuerbare (Grund-)Wasserressourcen, Hochwasserrisiko, Dürren, Wasserstress und Wasserknappheit. Die Weiterentwicklung makroskaliger hydrologischer Modelle wurde insbesondere durch stetig steigende Rechenkapazitäten begünstigt, aber auch durch die zunehmende Verfügbarkeit von Fernerkundungsdaten und abgeleiteten Datenprodukten, die genutzt werden können, um die Modelle anzutreiben und zu verbessern. Wie alle makro- bis globalskaligen Modellierungsansätze unterliegen makroskalige hydrologische Simulationen erheblichen Unsicherheiten, die (i) auf räumliche Eingabedatensätze, wie z.B. meteorologische Größen oder Landoberflächenparameter, und (ii) im Besonderen auf die (oftmals) vereinfachte Abbildung physikalischer Prozesse im Modell zurückzuführen sind. Angesichts dieser Unsicherheiten ist es unabdingbar, die tatsächliche Anwendbarkeit und Prognosefähigkeit der Modelle unter diversen klimatischen und physiographischen Bedingungen zu überprüfen. Bisher wurden die meisten Evaluierungsstudien jedoch lediglich in wenigen, großen Flusseinzugsgebieten durchgeführt oder fokussierten auf kontinentalen Wasserflüssen. Dies steht im Kontrast zu vielen Anwendungsstudien, deren Analysen und Aussagen auf simulierten Zustandsgrößen und Flüssen in deutlich feinerer räumlicher Auflösung (Gridzelle) basieren. Den Kern der Dissertation bildet eine umfangreiche Evaluierung der generellen Anwendbarkeit des globalen hydrologischen Modells WaterGAP3 für die Simulation von monatlichen Abflussregimen und Niedrig- und Hochwasserabflüssen auf Basis von mehr als 2400 Durchflussmessreihen für den Zeitraum 1958-2010. Die betrachteten Flusseinzugsgebiete repräsentieren ein breites Spektrum klimatischer und physiographischer Bedingungen, die Einzugsgebietsgröße reicht von 3000 bis zu mehreren Millionen Quadratkilometern. Die Modellevaluierung hat dabei zwei Zielsetzungen: Erstens soll die erzielte Modellgüte als Bezugswert dienen gegen den jegliche weiteren Modellverbesserungen verglichen werden können. Zweitens soll eine Methode zur diagnostischen Modellevaluierung entwickelt und getestet werden, die eindeutige Ansatzpunkte zur Modellverbesserung aufzeigen soll, falls die Modellgüte unzureichend ist. Hierzu werden komplementäre Modellgütemaße mit neun Gebietsparametern verknüpft, welche die klimatischen und physiographischen Bedingungen sowie den Grad anthropogener Beeinflussung in den einzelnen Einzugsgebieten quantifizieren. WaterGAP3 erzielt eine mittlere bis hohe Modellgüte für die Simulation von sowohl monatlichen Abflussregimen als auch Niedrig- und Hochwasserabflüssen, jedoch sind für alle betrachteten Modellgütemaße deutliche räumliche Muster erkennbar. Von den neun betrachteten Gebietseigenschaften weisen insbesondere der Ariditätsgrad und die mittlere Gebietsneigung einen starken Einfluss auf die Modellgüte auf. Das Modell tendiert zur Überschätzung des jährlichen Abflussvolumens mit steigender Aridität. Dieses Verhalten ist charakteristisch für makroskalige hydrologische Modelle und ist auf die unzureichende Abbildung von Prozessen der Abflussbildung und –konzentration in wasserlimitierten Gebieten zurückzuführen. In steilen Einzugsgebieten wird eine geringe Modellgüte hinsichtlich der Abbildung von monatlicher Abflussvariabilität und zeitlicher Dynamik festgestellt, die sich auch in der Güte der Niedrig- und Hochwassersimulation widerspiegelt. Diese Beobachtung weist auf notwendige Modellverbesserungen in Bezug auf (i) die Aufteilung des Gesamtabflusses in schnelle und verzögerte Abflusskomponente und (ii) die Berechnung der Fließgeschwindigkeit im Gerinne hin. Die im Rahmen der Dissertation entwickelte Methode zur diagnostischen Modellevaluierung durch Verknüpfung von komplementären Modellgütemaßen und Einzugsgebietseigenschaften wurde exemplarisch am Beispiel des WaterGAP3 Modells erprobt. Die Methode hat sich als effizientes Werkzeug erwiesen, um räumliche Muster in der Modellgüte zu erklären und Defizite in der Modellstruktur zu identifizieren. Die entwickelte Methode ist generell für jedes hydrologische Modell anwendbar. Sie ist jedoch insbesondere für makroskalige Modelle und multi-basin Studien relevant, da sie das Fehlen von feldspezifischen Kenntnissen und gezielten Messkampagnen, auf die üblicherweise in der Einzugsgebietsmodellierung zurückgegriffen wird, teilweise ausgleichen kann.

Model-Based Troubleshooting of Digital Systems

This thesis describes a methodology, a representation, and an implemented program for troubleshooting digital circuit boards at roughly the level of expertise one might expect in a human novice. Existing methods for model-based troubleshooting have not scaled up to deal with complex circuits, in part because traditional circuit models do not explicitly represent aspects of the device that troubleshooters would consider important. For complex devices the model of the target device should be constructed with the goal of troubleshooting explicitly in mind. Given that methodology, the principal contributions of the thesis are ways of representing complex circuits to help make troubleshooting feasible. Temporally coarse behavior descriptions are a particularly powerful simplification. Instantiating this idea for the circuit domain produces a vocabulary for describing digital signals. The vocabulary has a level of temporal detail sufficient to make useful predictions abut the response of the circuit while it remains coarse enough to make those predictions computationally tractable. Other contributions are principles for using these representations. Although not embodied in a program, these principles are sufficiently concrete that models can be constructed manually from existing circuit descriptions such as schematics, part specifications, and state diagrams. One such principle is that if there are components with particularly likely failure modes or failure modes in which their behavior is drastically simplified, this knowledge should be incorporated into the model. Further contributions include the solution of technical problems resulting from the use of explicit temporal representations and design descriptions with tangled hierarchies.

Integració de llibreries de so posicional amb el motor de render ogre3d

Un videojoc és un joc que involucra a algú la interacció amb un espai d’efectes visuals en un dispositiu electrònic amb una pantalla i una sèrie de perifèrics que permeten la interacció. Aconseguir el màxim de realisme es un dels objectius principals dels dissenyadors de videojocs i per això cal integrar en un mateix entorn diferents components tals com: un motor de render, un motor de física, un d’ intel•ligència artificial, un motor de so, etc. El motor de so és un dels elements clau del videojoc, ja que el motor de render pot tenir molts bons gràfics, però sense un sistema de so amb posicionament 3D no es pot apreciar ni gaudir del videojoc en la seva totalitat. L’objectiu d’aquest projecte és integrar dins del motor gràfic de treball (Ogre3D) un motor de so i convertir el motor de render actual en un motor de videojocs en fase beta. L’objectiu principal d’aquest projecte és implementar un sistema de so completament integrat amb la plataforma de Render Ogre3D que permeti de forma senzilla i intuïtiva des d’un model de classes més abstracte la fàcil programació dels sons dins del sistema de render. El pla de treball definit per poder assolir els objectius, es divideix en dues fases: fase d’estudi previ on coneixerem les eines que necessitarem per treballar. Entre elles el motor de render Ogre3D i la fase d’implementació, on ens centrem en els punts d’anàlisi de requeriments, del disseny i de la implementació per a poder integrar les llibreries d’àudio a l’aplicació de la qualpartim (les llibreries de render creades per GameTools)

A prediction model for establishing the disability degree in adults with spinal cord injury: results based on WHO-DAS II perspective

Objective: To establish a prediction model of the degree of disability in adults with Spinal CordInjury (SCI ) based on the use of the WHO-DAS II . Methods: The disability degree was correlatedwith three variable groups: clinical, sociodemographic and those related with rehabilitation services.A model of multiple linear regression was built to predict disability. 45 people with sci exhibitingdiverse etiology, neurological level and completeness participated. Patients were older than 18 andthey had more than a six-month post-injury. The WHO-DAS II and the ASIA impairment scale(AIS ) were used. Results: Variables that evidenced a significant relationship with disability were thefollowing: occupational situation, type of affiliation to the public health care system, injury evolutiontime, neurological level, partial preservation zone, ais motor and sensory scores and number ofclinical complications during the last year. Complications significantly associated to disability werejoint pain, urinary infections, intestinal problems and autonomic disreflexia. None of the variablesrelated to rehabilitation services showed significant association with disability. The disability degreeexhibited significant differences in favor of the groups that received the following services: assistivedevices supply and vocational, job or educational counseling. Conclusions: The best predictiondisability model in adults with sci with more than six months post-injury was built with variablesof injury evolution time, AIS sensory score and injury-related unemployment.

Educació en temps de globalització : l'exemple britànic, un model a no seguir. 'Educación en tiempos de globalización : el ejemplo británico, un modelo a no seguir'.

Resumen basado en el del autor en catalán

Simulació mitjançant tècniques CFD d'una culata per al motor del vehicle de baix consum "Àliga-EPS-UdG"

El projecte pretén estudiar i quantificar les restriccions creades al fluid en circular pels conductes d’admissió i escapament de la culata del motor del vehicle Àliga. L’estudi consta de quatre etapes: estudi de les restriccions actuals dels sistemes d’admissió i escapament; anàlisi dels resultats de la culata de sèrie i proposta de millores aplicables al model real; càlcul de les restriccions creades pels models millorats, i finalment, estudi comparatiu dels resultats obtinguts, interpretant els resultats dels principals paràmetres a analitzar

Annular variability and eddy-zonal flow interactions in a simplified atmospheric GCM. Part 1: Characterization of high and low frequency behaviour

Experiments have been performed using a simplified, Newtonian forced, global circulation model to investigate how variability of the tropospheric jet can be characterized by examining the combined fluctuations of the two leading modes of annular variability. Eddy forcing of this variability is analyzed in the phase space of the leading modes using the vertically integrated momentum budget. The nature of the annular variability and eddy forcing depends on the time scale. At low frequencies the zonal flow and baroclinic eddies are in quasi equilibrium and anomalies propagate poleward. The eddies are shown primarily to reinforce the anomalous state and are closely balanced by the linear damping, leaving slow evolution as a residual. At high frequencies the flow is strongly evolving and anomalies are initiated on the poleward side of the tropospheric jet and propagate equatorward. The eddies are shown to drive this evolution strongly: eddy location and amplitude reflect the past baroclinicity, while eddy feedback on the zonal flow may be interpreted in terms of wave breaking associated with baroclinic life cycles in lateral shear.

A chimeric N-terminal Escherichia coli C-terminal Rhodobacter sphaeroides FliG rotor protein supports bidirectional E coli flagellar rotation and chemotaxis

Flagellate bacteria such as Escherichia coli and Salmonella enterica serovar Typhimurium typically express 5 to 12 flagellar filaments over their cell surface that rotate in clockwise (CW) and counterclockwise directions. These bacteria modulate their swimming direction towards favorable environments by biasing the direction of flagellar rotation in response to various stimuli. In contrast, Rhodobacter sphaeroides expresses a single subpolar flagellum that rotates only CW and responds tactically by a series of biased stops and starts. Rotor protein FliG transiently links the MotAB stators to the rotor, to power rotation and also has an essential function in flagellar export. In this study, we sought to determine whether the FliG protein confers directionality on flagellar motors by testing the functional properties of R. sphaeroides FliG and a chimeric FliG protein, EcRsFliG (N-terminal and central domains of E. coli FliG fused to an R. sphaeroides FliG C terminus), in an E. coli FliG null background. The EcRsFliG chimera supported flagellar synthesis and bidirectional rotation; bacteria swam and tumbled in a manner qualitatively similar to that of the wild type and showed chemotaxis to amino acids. Thus, the FliG C terminus alone does not confer the unidirectional stop-start character of the R. sphaeroides flagellar motor, and its conformation continues to support tactic, switch-protein interactions in a bidirectional motor, despite its evolutionary history in a bacterium with a unidirectional motor.

Determining feature relevance for the grouping of motor unit action potentials through generative topographic mapping

The study of motor unit action potential (MUAP) activity from electrornyographic signals is an important stage on neurological investigations that aim to understand the state of the neuromuscular system. In this context, the identification and clustering of MUAPs that exhibit common characteristics, and the assessment of which data features are most relevant for the definition of such cluster structure are central issues. In this paper, we propose the application of an unsupervised Feature Relevance Determination (FRD) method to the analysis of experimental MUAPs obtained from healthy human subjects. In contrast to approaches that require the knowledge of a priori information from the data, this FRD method is embedded on a constrained mixture model, known as Generative Topographic Mapping, which simultaneously performs clustering and visualization of MUAPs. The experimental results of the analysis of a data set consisting of MUAPs measured from the surface of the First Dorsal Interosseous, a hand muscle, indicate that the MUAP features corresponding to the hyperpolarization period in the physisiological process of generation of muscle fibre action potentials are consistently estimated as the most relevant and, therefore, as those that should be paid preferential attention for the interpretation of the MUAP groupings.

Generative topographic mapping applied to clustering and visualization of motor unit action potentials

The identification and visualization of clusters formed by motor unit action potentials (MUAPs) is an essential step in investigations seeking to explain the control of the neuromuscular system. This work introduces the generative topographic mapping (GTM), a novel machine learning tool, for clustering of MUAPs, and also it extends the GTM technique to provide a way of visualizing MUAPs. The performance of GTM was compared to that of three other clustering methods: the self-organizing map (SOM), a Gaussian mixture model (GMM), and the neural-gas network (NGN). The results, based on the study of experimental MUAPs, showed that the rate of success of both GTM and SOM outperformed that of GMM and NGN, and also that GTM may in practice be used as a principled alternative to the SOM in the study of MUAPs. A visualization tool, which we called GTM grid, was devised for visualization of MUAPs lying in a high-dimensional space. The visualization provided by the GTM grid was compared to that obtained from principal component analysis (PCA). (c) 2005 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Automatic nonlinear predictive model-construction algorithm using forward regression and the PRESS statistic

An automatic nonlinear predictive model-construction algorithm is introduced based on forward regression and the predicted-residual-sums-of-squares (PRESS) statistic. The proposed algorithm is based on the fundamental concept of evaluating a model's generalisation capability through crossvalidation. This is achieved by using the PRESS statistic as a cost function to optimise model structure. In particular, the proposed algorithm is developed with the aim of achieving computational efficiency, such that the computational effort, which would usually be extensive in the computation of the PRESS statistic, is reduced or minimised. The computation of PRESS is simplified by avoiding a matrix inversion through the use of the orthogonalisation procedure inherent in forward regression, and is further reduced significantly by the introduction of a forward-recursive formula. Based on the properties of the PRESS statistic, the proposed algorithm can achieve a fully automated procedure without resort to any other validation data set for iterative model evaluation. Numerical examples are used to demonstrate the efficacy of the algorithm.