Neural Control of Chaos and Aplications

Signal processing is an important topic in technological research today. In the areas of nonlinear dynamics search, the endeavor to control or order chaos is an issue that has received increasing attention over the last few years. Increasing interest in neural networks composed of simple processing elements (neurons) has led to widespread use of such networks to control dynamic systems learning. This paper presents backpropagation-based neural network architecture that can be used as a controller to stabilize unsteady periodic orbits. It also presents a neural network-based method for transferring the dynamics among attractors, leading to more efficient system control. The procedure can be applied to every point of the basin, no matter how far away from the attractor they are. Finally, this paper shows how two mixed chaotic signals can be controlled using a backpropagation neural network as a filter to separate and control both signals at the same time. The neural network provides more effective control, overcoming the problems that arise with control feedback methods. Control is more effective because it can be applied to the system at any point, even if it is moving away from the target state, which prevents waiting times. Also control can be applied even if there is little information about the system and remains stable longer even in the presence of random dynamic noise.

Multirobot Tethering for Localization and Control

Particle filtering has proven to be an effective localization method for wheeled autonomous vehicles. For a given map, a sensor model, and observations, occasions arise where the vehicle could equally likely be in many locations of the map. Because particle filtering algorithms may generate low confidence pose estimates under these conditions, more robust localization strategies are required to produce reliable pose estimates. This becomes more critical if the state estimate is an integral part of system control. We investigate the use of particle filter estimation techniques on a hovercraft vehicle. The marginally stable dynamics of a hovercraft require reliable state estimates for proper stability and control. We use the Monte Carlo localization method, which implements a particle filter in a recursive state estimate algorithm. An H-infinity controller, designed to accommodate the latency inherent in our state estimation, provides stability and controllability to the hovercraft. In order to eliminate the low confidence estimates produced in certain environments, a multirobot system is designed to introduce mobile environment features. By tracking and controlling the secondary robot, we can position the mobile feature throughout the environment to ensure a high confidence estimate, thus maintaining stability in the system. A laser rangefinder is the sensor the hovercraft uses to track the secondary robot, observe the environment, and facilitate successful localization and stability in motion.

Evaluación al sistema de control interno del departamento de producción del Centro Gráfico Salesiano de la Editorial Don Bosco

El trabajo que hemos desarrollado es una Evaluación al Sistema de Control Interno del Centro Grafico Salesiano de la Editorial Don Bosco. Esta investigación se desarrolló por la importancia que el Departamento de Producción tiene dentro de la Editorial; esto nos permitirá exponer las falencias, y dar sugerencias para mejorar su funcionamiento. Este estudio se enfoca en los procesos, procedimientos y tareas a cumplir por parte del personal, con productos de calidad, tiempos apropiados, sin desperdicio de materias primas, reducción de tiempos muertos y de costos de producción. En el CAPITULO I, se desarrollaron los conceptos del COSO 1, que serán útiles para nuestro estudio que describe las generalidades de cada uno de sus componentes y métodos de evaluación. En el CAPITULO II, realizamos una breve descripción de los aspectos generales de la empresa, para tener un mayor conocimiento del entorno. En el CAPITULO III realizamos la evaluación, del SCI al departamento productivo, utilizado técnicas de evaluación como las del flujograma, cuestionarios, y con la información obtenida realizamos un diagnóstico y emitimos un informe con conclusiones y recomendaciones. En el CAPITULO IV se finaliza con un planteamiento de conclusiones y recomendaciones que ayuden a mejorar el control de las actividades dentro del departamento de producción. Este estudio no solo servirá como fuente de observación por parte de la Editorial Don Bosco, sino también a empresas del mismo giro comercial, siendo capaz de dar lineamientos de observación de producción.

Offshore Wind Energy Conversion System Connected to the Electric Grid: Modeling and Simulation

This paper is on modeling and simulation for an offshore wind system equipped with a semi-submersible floating platform, a wind turbine, a permanent magnet synchronous generator, a multiple point clamped four level or five level full-power converter, a submarine cable and a second order filter. The drive train is modeled by three mass model considering the resistant stiffness torque, structure and tower in deep water due to the moving surface elevation. The system control uses PWM by space vector modulation associated with sliding mode and proportional integral controllers. The electric energy is injected into the electric grid either by an alternated current link or by a direct current link. The model is intend to be a useful tool for unveil the behavior and performance of the offshore wind system, especially for the multiple point clamped full-power converter, under normal operation or under malfunctions.

Respostas da frequencia cardiaca e da pressão arterial sistemica as manobras postural passiva e de valsalva, em individuos sedentarios e atletas corredores de longa distancia

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Cardiovascular effects of acetylcholine microinjection into the ventrolateral and dorsal periaqueductal gray of rats

In the present study, we describe the cardiovascular effects of local acetylcholine (Ach) microinjection into both the ventrolateral (vlPAG) and dorsal (dPAG) periaqueductal gray areas of anesthetized rats and the possible local receptors involved with these responses. Microinjection of Ach (9, 27, 45 or 81 nmol/50 nL) into the vlPAG caused dose-related depressor responses. These hypotensive responses were blocked by local pretreatment with increasing doses of the nonselective muscarinic antagonist atropine (1, 3 or 9 nmol/50 nL). The microinjection of Ach into the dPAG caused no significant cardiovascular responses in anesthetized rats. In conclusion, the present findings suggest that a cholinergic system present in the vlPAG, but not in the dPAG, is involved with cardiovascular system control. Moreover, these cardiovascular responses evoked by Ach are mediated by muscarinic receptors. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Neural reflex regulation of arterial pressure in pathophysiological conditions : interplay among the baroreflex, the cardiopulmonary reflexes and the chemoreflex

The maintenance of arterial pressure at levels adequate to perfuse the tissues is a basic requirement for the constancy of the internal environment and survival. The objective of the present review was to provide information about the basic reflex mechanisms that are responsible for the moment-to-moment regulation of the cardiovascular system. We demonstrate that this control is largely provided by the action of arterial and non-arterial reflexes that detect and correct changes in arterial pressure (baroreflex), blood volume or chemical composition (mechano- and chemosensitive cardiopulmonary reflexes), and changes in blood-gas composition (chemoreceptor reflex). The importance of the integration of these cardiovascular reflexes is well understood and it is clear that processing mainly occurs in the nucleus tractus solitarii, although the mechanism is poorly understood. There are several indications that the interactions of baroreflex, chemoreflex and Bezold-Jarisch reflex inputs, and the central nervous system control the activity of autonomic preganglionic neurons through parallel afferent and efferent pathways to achieve cardiovascular homeostasis. It is surprising that so little appears in the literature about the integration of these neural reflexes in cardiovascular function. Thus, our purpose was to review the interplay between peripheral neural reflex mechanisms of arterial blood pressure and blood volume regulation in physiological and pathophysiological states. Special emphasis is placed on the experimental model of arterial hypertension induced by N-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) in which the interplay of these three reflexes is demonstrable.

Energy efficiency analysis considering the use of an intelligent systems management in a smart home

In this abstract is presented an energy management system included in a SCADA system existent in a intelligent home. The system control the home energy resources according to the players definitions (electricity consumption and comfort levels), the electricity prices variation in real time mode and the DR events proposed by the aggregators.

Mittausjärjestelmä IGBT:n lämpötilan määrittämiseen

Tässä diplomityössä tutustutaan IGBT:n ja tehodiodin rakenteisiin, lämmön muodostumiseen kyseisissä komponenteissa sekä menetelmiin, joilla komponenttien lämpötilat voidaan määrittää. Työssä suunnitellaan ja rakennetaan mittausjärjestelmä, jolla IGBT:n ja tehodiodin lämpötilat voidaan määrittää suoraan mittaamalla sekä matemaattisten mallien avulla. Mittausjärjestelmä koostuu DC-chopper -kytkennästä, kuormavirran, välipiirin jännitteen sekä lämpötilan mittauksista. Lämpötilan mittauksissa käytettiin komponenttien pintoihin liitettyjä termopareja. Matemaattisia malleja varten mittausjärjestelmään lisättiin välipiirin jännitteen sekä kuormavirran mittaus. Laitteiston ohjaus sekä mittaustulosten tallentaminen toteutettiin dSPACE -laitteistolla. Mittausjärjestelmän toimivuus testattiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston Säätötekniikan laboratoriossa tehdyillä mittauksilla.

Hiomon AI-järjestelmän toimivuuden arviointi

Työn tavoitteena oli uudentyyppisen hiontaprosessin ohjausjärjestelmän kehittäminen ja testaaminen UPM-Kymmene Kaukaan hiomossa. Uuden ohjausjärjestelmän perusajatuksena oli pitää yksittäistä hiomakiveä jatkuvasti optimaalisessa toimintapisteessä, ja hiomon kaikilla koneilla pyrittiin samaan kivenalusmassan laatuun. Uutta ohjaustapaa kutsuttiin Optimum operating point -strategiaksi (OOPS). Hiomakiven pitäminen optimaalisessa toimintapisteessä tapahtui pääosin vesiteräyskäsittelyllä, jonka intensiteettiä ohjasi asiantuntijajärjestelmä (AI-järjestelmä). Lisäksi testattiin ohjelmoidun anturan nopeussäädön vaikutusta hiomakoneen resurssien käyttöön. AI-järjestelmä päätteli vesiteräyskäsittelyn tarpeellisuuden CSF-mallin ja hiomakoneen resurssien perusteella. Seurannasta saatujen tulosten perusteella AI-järjestelmän käyttöönotto vesiteräyskäsittelyssä paransi tuotannon ja massan laadun tasaisuutta. Hiomakoneiden resurssien havaittiin pienenevän puunsyöttölinjan mukaisesti. Paksummat pöllit kerääntyvät linjan päähän, jolloin varsinkin hydrauliikkapaineiden tarve lisääntyy linjan päässä olevilla hiomakoneilla. Hiomakoneen resurssit saatiin paremmin käyttöön kuormittamalla konetta ohjelmoidulla anturan nopeussäädöllä (ONS) kuin vakioidulla anturan nopeussäädöllä (VNS). Kuitenkin hydraulipaineresurssien puutteellisuus rajoitti koeajon aikana ONS:n toimintaa. Resursseja ei optimoitu koeajon aikana, koska kiven pinnan haluttiin pysyvän mahdollisimman stabiilina. Kivelle ei suoritettu mekaanista käsittelyä, vaikka kivenpinnan massan kuljetuskapasiteetin havaittiin olevan huono. AI-järjestelmä otettiin ohjaamaan vesiteräyskäsittelyä vasta ONS - VNS -koeajon jälkeen. Mekaanisen rullateräyksen jälkeen massan ominaisuudet muuttuivat, koska kiven pinnan terävät särmät katkoivat kuituja alentaen massan sitoutumiskykyä. Heti rullakäsittelyn jälkeen mitattu CSF saattoi jopa alentua huomattavasti, mutta AI-järjestelmän laskema CSF nousi selvästi indikoiden energian ominaiskulutuksen (EOK) laskua. Muutaman päivän hionnan jälkeen mitattu ja laskettu CSF saavuttivat saman tason.

Rapid optimization of drug combinations for the optimal angiostatic treatment of cancer.

Drug combinations can improve angiostatic cancer treatment efficacy and enable the reduction of side effects and drug resistance. Combining drugs is non-trivial due to the high number of possibilities. We applied a feedback system control (FSC) technique with a population-based stochastic search algorithm to navigate through the large parametric space of nine angiostatic drugs at four concentrations to identify optimal low-dose drug combinations. This implied an iterative approach of in vitro testing of endothelial cell viability and algorithm-based analysis. The optimal synergistic drug combination, containing erlotinib, BEZ-235 and RAPTA-C, was reached in a small number of iterations. Final drug combinations showed enhanced endothelial cell specificity and synergistically inhibited proliferation (p < 0.001), but not migration of endothelial cells, and forced enhanced numbers of endothelial cells to undergo apoptosis (p < 0.01). Successful translation of this drug combination was achieved in two preclinical in vivo tumor models. Tumor growth was inhibited synergistically and significantly (p < 0.05 and p < 0.01, respectively) using reduced drug doses as compared to optimal single-drug concentrations. At the applied conditions, single-drug monotherapies had no or negligible activity in these models. We suggest that FSC can be used for rapid identification of effective, reduced dose, multi-drug combinations for the treatment of cancer and other diseases.

Kolmiulotteinen visualisointi mikromaailman konenäköjärjestelmässä

Työssä oli tarkoituksena saada toteutettua kolmiulotteiseen visualisointiin soveltuva ohjelmisto mikrokokoluokkaa olevien kappaleiden konenäköjärjestelmään. Työssä jouduttiin myös jatkokehittämään menetelmää kolmiulotteisen kuvan hankkimiseksi yhdellä kameralla mikrokokoisesta kohteesta. Kohteen kolmiulotteisella kuvalla voitaisiin suorittaa automaattista järjestelmäohjausta. Työssä tutkittiin ja selvitettiin laitteistolla saavutettavia tarkkuuksia ja nopeuksia, sen soveltamiseksi esimerkiksi mikromanipulaattorin ohjaamiseen. Lisäksi tutkittiin erilaisia kohteita joissa voitaisiin hyödyntää kolmiulotteista visualisointia. Tällaisia kohteita on kappaleiden laadunvalvonnassa tai niiden tutkimisessa ja esittämisessä. Syvyystiedon keräävällä menetelmällä oli saavutettava riittävä nopeus, jotta sillä voitaisiin tarvittaessa ohjata reaaliaikaisesti toimilaitteita. Menetelmänä käytettiin "Depth from Focusing" -menetelmää, johon VTT:llä oli jo aiemmin kehitetty automaattinen fokusointiohjelmisto. Työn puitteissa suoritettiin laitteisto- ja menetelmäkehitystä järjestelmän nopeuttamiseksi. Visualisoinnin toteuttamisen eri mahdollisuuksia kartoitettiin ja sellainen toteutettiin rakennettuun konenäköjärjestelmään.

Virtalähdejärjestelmän ohjauksen suunnittelu

Virtalähdejärjestelmä koostuu itsenäisesti toimivista virtalähdeyksiköistä. Virtalähdeyksiköt ovat rinnankytketty syöttämään virtaa kuormaan. Tämä diplomityö käsittelee virtalähdeyksiköiden ohjaamiseen liittyviä ongelmia ja ratkaisuja. Työssä suunnitellaan virtalähdejärjestelmän ohjauselektroniikkaa sekä mikrokontrollerin ohjelmakoodia. Lisäksi kehitetään ratkaisuja virtalähteen hallintaan ja automaattiseen ohjaukseen. Huomiota kiinnitetään vikasietoisuuteen ja käyttäjäystävällisyyteen.

Reaaliaikaisen PMU-mittaustiedon hyödyntäminen voimajärjestelmän valvonnassa

Tämä työ on tehty Fingrid Oyj:lle. Työn tavoitteena oli tutkia, miten reaaliaikaista PMU-mittaustietoa voidaan hyödyntää voimajärjestelmän valvonnassa. Voimajärjestelmän dynaamisia ilmiöitä ovat jännite- ja kulmastabiilius. Työssä tutkittiin voimajärjestelmän kulmastabiiliutta PSS/E-ohjelmalla simuloitujen mittaustulosten perusteella. Fouriermuunnoksen tulokset osoittavat, että huonoiten vaimeneva taajuuskomponentti on 0,3 Hz taajuus. Lisäksi tiedetään, että huonosti vaimeneva taajuuskomponentti rajoittaa siirtokapasiteettia. Voimajärjestelmän stabiiliutta voidaan esittää Wide Area Monitoring -järjestelmien (WAMS) avulla. WAMS perustuu Phasor Measurement -laitteen (PMU) reaaliaikaiseen mittaustekniikkaan. Jännitteen vaihekulman mittaaminen mahdollistaa voimajärjestelmän tilan määrittämisen reaaliajassa. Työssä on esitelty Fingridin käytössä oleva WAMS ja lisäksi esitelty kolmen eri laitetoimittajan WAMS:n rakennetta ja operaattorin käyttöön tarkoitettuja käyttöliittymiä. WAMS:n rakenteet ovat pääpiirteittäin samanlaisia, mutta stabiiliuden visuaalisessa esittämisessä on eroja. PMU -mittaustietoja on mahdollista tuoda käytönvalvontajärjestelmään erillisellä tiedonsiirtoprotokollalla. PMU-mittaustiedon hyödyntäminen käytönvalvontajärjestelmän toimintaaluenäytöllä mahdollistaa verkon tilan esittämisen reaaliajassa. Roottorin kulmastabiilius esitetään Fingridin käytönvalvontajärjestelmässä vaihekulmaerojen avulla ja työssä on esitetty, kuinka vaihekulmaeron arvolla on vaikutus tehonsiirtoon. Vaihekulmaeron arvo kuvaa vian jälkeisen tehoheilahtelun voimakkuutta. PMU-mittaustiedon esittäminen antaa operaattorille selkeämmän kuvan ylläpitää tehonsiirto turvallisella tasolla ja epästabiilin heilahtelun havainnoiminen vähentää suurhäiriön riskiä. Tulevaisuudessa siirtoverkon kehittyessä tarvitaan operaattorin käyttöön myös nopeita stabiilisuutta esittäviä työkaluja.

On Dynamic Monitoring Methods for Networks-on-Chip

Rapid ongoing evolution of multiprocessors will lead to systems with hundreds of processing cores integrated in a single chip. An emerging challenge is the implementation of reliable and efficient interconnection between these cores as well as other components in the systems. Network-on-Chip is an interconnection approach which is intended to solve the performance bottleneck caused by traditional, poorly scalable communication structures such as buses. However, a large on-chip network involves issues related to congestion problems and system control, for instance. Additionally, faults can cause problems in multiprocessor systems. These faults can be transient faults, permanent manufacturing faults, or they can appear due to aging. To solve the emerging traffic management, controllability issues and to maintain system operation regardless of faults a monitoring system is needed. The monitoring system should be dynamically applicable to various purposes and it should fully cover the system under observation. In a large multiprocessor the distances between components can be relatively long. Therefore, the system should be designed so that the amount of energy-inefficient long-distance communication is minimized. This thesis presents a dynamically clustered distributed monitoring structure. The monitoring is distributed so that no centralized control is required for basic tasks such as traffic management and task mapping. To enable extensive analysis of different Network-on-Chip architectures, an in-house SystemC based simulation environment was implemented. It allows transaction level analysis without time consuming circuit level implementations during early design phases of novel architectures and features. The presented analysis shows that the dynamically clustered monitoring structure can be efficiently utilized for traffic management in faulty and congested Network-on-Chip-based multiprocessor systems. The monitoring structure can be also successfully applied for task mapping purposes. Furthermore, the analysis shows that the presented in-house simulation environment is flexible and practical tool for extensive Network-on-Chip architecture analysis.