Modeling, control and field tests on an experimental irrigation canal

Irrigation canals are complex hydraulic systems difficult to control. Many models and control strategies have already been developed using linear control theory. In the present study, a PI controller is developed and implemented in a brand new prototype canal and its features evaluated experimentally. The base model relies on the linearized Saint-Venant equations which is compared with a reservoir model to check its accuracy. This technique will prove its capability and versatility in tuning properly a controller for this kind of systems.

Development and Automatization of a Planar Jet Wind Tunnel for the X-wire Calibration

The scope of this study is to design an automatic control system and create an automatic x-wire calibrator for a facility named Plane Air Tunnel; whose exit creates planar jet flow. The controlling power state as well as automatic speed adjustment of the inverter has been achieved. Thus, the wind tunnel can be run with respect to any desired speed and the x-wire can automatically be calibrated at that speed. To achieve that, VI programming using the LabView environment was learned, to acquire the pressure and temperature, and to calculate the velocity based on the acquisition data thanks to a pitot-static tube. Furthermore, communication with the inverter to give the commands for power on/off and speed control was also done using the LabView VI coding environment. The connection of the computer to the inverter was achieved by the proper cabling using DAQmx Analog/Digital (A/D) input/output (I/O). Moreover, the pressure profile along the streamwise direction of the plane air tunnel was studied. Pressure tappings and a multichannel pressure scanner were used to acquire the pressure values at different locations. Thanks to that, the aerodynamic efficiency of the contraction ratio was observed, and the pressure behavior was related to the velocity at the exit section. Furthermore, the control of the speed was accomplished by implementing a closed-loop PI controller on the LabView environment with and without using a pitot-static tube thanks to the pressure behavior information. The responses of the two controllers were analyzed and commented on by giving suggestions. In addition, hot wire experiments were performed to calibrate automatically and investigate the velocity profile of a turbulent planar jet. To be able to analyze the results, the physics of turbulent planar jet flow was studied. The fundamental terms, the methods used in the derivation of the equations, velocity profile, shear stress behavior, and the effect of vorticity were reviewed.

Controladores PI con acción de reset

El control automàtic exerceix un paper important en molts processos de la industria. Cada un dels sistemes de control requereix d’un controlador, la majoria dels quals són del tipus PI. L’objectiu d’aquest projecte es investigar tècniques que permetin superar les limitacions que tenen els controladors PI lineals. En la resposta d’un sistema de control es poden distingir dues tasques diferents: El seguiment a un canvi d’entrada o consigna correspon a la tasca de servo, mentre que el rebuig a pertorbacions correspon a la tasca de regulatori. Al típic esquema de control realimentat, aquestes dues tasques estan enfrontades, és a dir, una millora a la tasca de servo implica un empitjorament a la tasca de regulatori i a l’inversa. Això suposa un problema al rendiment del sistema, així com la necessitat d’establir un cert compromís entre les dues tasques. El que es pretén en aquest projecte es implementar senzilles regles de control no lineal amb la finalitat de millorar el rendiment del sistema i evitar la necessitat d’establir un compromís entre les dues tasques. Així, es pretén superar les limitacions que aquest té, obtenint controladors PI alternatius fàcilment sintetitzables.

Variable structure controller and observer applied to induction machine

This work will propose the control of an induction machine in field coordinates with imposed stator current based on theory of variable structure control and sliding mode. We describe the model of an induction machine in field coordinates with imposed stator current and we show the design of variable structure control and sliding mode to get a desirable dynamic performance of that plant. To estimate the inaccessible states we will use a state observer (estimator) based on field coordinates induction machine. We will present the results of simulations in any operation condition (start, speed reversal and load) and with parameters variation of the machine compared to a PI control scheme.

Ottimizzazione di un'unita di controllo per protesi mioelettrica di arto superiore e confronto prestazionale tramite programmable automation controller e motion capture

Con il passare degli anni le tecnologie nel campo delle protesi mioelettriche di arto superiore stanno compiendo sempre più passi in avanti. In questo elaborato di tesi si darà un iniziale introduzione sulla protesica di arto superiore cercando di coprire tutte le possibili tipologie di protesi, prestando particolare attenzione agli arti artificiali mioelettrici. Gli scopi di questo studio sono in prima analisi una miglioria dell'unità di controllo di una protesi comandata da segnali elettromiografici di superficie, tramite l'utilizzo del nuovo IDE della Microchip (MPLAB X). In seconda analisi, invece, si attuerà un confronto prestazionale a livello di consumo in corrente di un prototipo di protesi mioelettrica nata dalla sinergia tra l'azienda "Selex ES" e il "Centro Protesi INAIL di Vigorso di Budrio". Per questo studio ci si è serviti di stereofotogrammetrica per la determinazione delle grandezze meccaniche, mentre tramite un sistema PAC si è riusciti ad ottenere specifiche grandezze elettriche. Lo studio ha portato, a livello di Firmware, l'inserimento del giusto comando di attuazione di un servofreno comandato in corrente e l'introduzione di una particolare modalità a basso consumo che consente un risparmio energetico di circa il 60% rispetto alla vecchia modalità. Discorso diverso per i risultati del confronto prestazionale che non ha portato ai risultati sperati in fase di progetto.

Realizzazione di un controller su piattaforma Android per la movimentazione di manipolatori industriali

Nell'ottica di trovare modalità sempre più intuitive per movimentare manipolatori industriali l’obiettivo della tesi è quello di realizzare una mobile app su piattaforma Android in grado appunto di movimentare un generico manipolatore industriale. L'applicazione sviluppata fornisce all'utente un’interfaccia semplice e intuitiva che permette, dopo un’opportuna configurazione iniziale, di controllare il moto di un manipolatore industriale attraverso l’uso del touch screen e degli elementi grafici dell’interfaccia. Oltre a istruire un manipolatore l’applicazione offre anche delle funzionalità per il salvataggio e la gestione di determinate configurazioni che il manipolatore può assumere nello spazio. Il grande vantaggio dell’applicazione è quello di fornire un’interfaccia universale per la movimentazione di qualsiasi manipolatore. Si può affermare quindi che essa fornisce un livello di astrazione superiore. In questo progetto di tesi è stato effettuato il testing dell'applicazione sviluppata sia con il manipolatore industriale Comau Smart Six, robot antropomorfo a 6 gradi di libertà, sia con un manipolatore simulato in Unity 3D. Sono stati raccolti dei dati, in particolare dei grafici, che mettono in relazione i comandi impartiti al manipolatore e i dati ricevuti da questo, in modo da ricavarne dei parametri che misurano l'efficienza e la correttezza dell'applicazione.

Integración de Arbotix, Raspberry Pi y motores Dynamixel Ax-12+ para un robot humanoide que busca y patea pelotas

En este artículo se presenta a DeBuPa (Detección Búsqueda Pateo) un humanoide de tamaño pequeño (38 cm de alto) construido con las piezas del kit Bioloid. Del kit se ha excluido la tarjeta CM-510 para sustituirla por la tarjeta controladora Arbotix, que será la que controle los 16 motores Dynamixel Ax-12+ (para mover al robot) y 2 servomotores analógicos (para mover la cámara). Además se ha agregado un mini computador Raspberry Pi, con su cámara, para que el robot pueda detectar y seguir la pelota de forma autónoma. Todos estos componentes deben ser coordinados para que se logre cumplir la tarea de detectar, seguir y patear la pelota. Por ello se hace necesaria la comunicación entre la Arbotix y la Raspberry Pi. La herramienta empleada para ello es el framework ROS (Robot Operating System). En la Raspberry Pi se usa el lenguaje C++ y se ejecuta un solo programa encargado de captar la imagen de la cámara, filtrar y procesar para encontrar la pelota, tomar la decisión de la acción a ejecutar y hacer la petición a la Arbotix para que dé la orden a los motores de ejecutar el movimiento. Para captar la imagen de la cámara se ha utilizado la librería RasPiCam CV. Para filtrar y procesar la imagen se ha usado las librerías de OpenCV. La Arbotix, además de controlar los motores, se encarga de monitorizar que el robot se encuentre balanceado, para ello usa el sensor Gyro de Robotis. Si detecta un desbalance de un cierto tamaño puede saber si se ha caído y levantarse.

Supporto alla creazione e gestione di una rete virtualizzata basata su controller Ryu

L'erogazione dei servizi informatici tramite cloud è ormai una delle soluzioni più in voga nel mercato odierno, tant'è che, analizzando le statistiche fornite dalle piattaforme principali, anche il futuro sembra andare proprio in quella direzione. Quest'evoluzione avrà un forte impatto persino nelle telecomunicazioni, dove le tecniche di virtualizzazione e softwarizzazione vengono già oggi impiegate per facilitare la gestione delle infrastrutture di rete, creando le cosiddette SDN (Software Defined Network). I provider che scelgono di adottare queste soluzioni ottengono un elevato grado di flessibilità dei propri servizi, facilitando notevolmente lo sviluppo di nuove funzionalità, grazie alla presenza di controller esterni a cui vengono demandati gli aspetti di gestione della rete stessa. In uno scenario di questo tipo è fondamentale che gli strumenti volti allo studio e alla sperimentazione di reti software-based siano in grado di stare al passo con i tempi, utilizzando tecnologie all'avanguardia ed accessibili anche agli utenti che si interfacciano per la prima volta con queste metodologie. Perché questo sia possibile è necessario che telecomunicazioni e sviluppo software, aspetti storicamente appartenenti a due mondi dell'informatica paralleli, si uniscano. Ad oggi gli strumenti che permettono di operare su SDN sono innumerevoli, ma spesso accomunati dalla mancanza di qualsivoglia interfaccia grafica, restringendo l'utenza di riferimento ad un gruppo ancor più di nicchia, escludendo gli utilizzatori alle prime armi. L'obiettivo di questo progetto è proporre uno strumento alternativo, basato su Ryu, che permetta all’utente di creare, configurare e gestire secondo le proprie esigenze una rete virtuale, attraverso un’interfaccia grafica e un simulatore interattivo per controllare e visualizzare lo stato dei dispositivi connessi. Infine, verranno analizzati i vantaggi didattici ottenuti dall'impiego dell'applicativo rispetto alle metodologie classiche.

Nuclear incoherent photoproduction of pi(0) and eta from 4 to 12 GeV

The mechanism of incoherent pi(0) and eta photoproduction from complex nuclei is investigated from 4 to 12 GeV with an extended version of the multicollisional Monte Carlo (MCMC) intranuclear cascade model. The calculations take into account the elementary photoproduction amplitudes via a Regge model and the nuclear effects of photon shadowing, Pauli blocking, and meson-nucleus final-state interactions. The results for pi(0) photoproduction reproduced for the first time the magnitude and energy dependence of the measured rations sigma(gamma A)/sigma(gamma N) for several nuclei (Be, C, Al, Cu, Ag, and Pb) from a Cornell experiment. The results for eta photoproduction fitted the inelastic background in Cornell's yields remarkably well, which is clearly not isotropic as previously considered in Cornell's analysis. With this constraint for the background, the eta -> gamma gamma. decay width was extracted using the Primakoff method, combining Be and Cu data [Gamma(eta ->gamma gamma) = 0.476(62) keV] and using Be data only [Gamma(eta ->gamma gamma) = 0.512(90) keV]; where the errors are only statistical. These results are in sharp contrast (similar to 50-60%) with the value reported by the Cornell group [Gamma(eta ->gamma gamma). = 0.324(46) keV] and in line with the Particle Data Group average of 0.510(26) keV.

Detailed study of the K(L)->pi(0)pi(0)pi(0) Dalitz plot

Using a sample of 68.3x10(6) K(L)->pi(0)pi(0)pi(0) decays collected in 1996-1999 by the KTeV (E832) experiment at Fermilab, we present a detailed study of the K(L)->pi(0)pi(0)pi(0) Dalitz plot density. We report the first observation of interference from K(L)->pi(+)pi(-)pi(0) decays in which pi(+)pi(-) rescatters to pi(0)pi(0) in a final-state interaction. This rescattering effect is described by the Cabibbo-Isidori model, and it depends on the difference in pion scattering lengths between the isospin I=0 and I=2 states, a(0)-a(2). Using the Cabibbo-Isidori model, and fixing (a(0)-a(2))m(pi)(+)=0.268 +/- 0.017 as measured by the CERN-NA48 collaboration, we present the first measurement of the K(L)->pi(0)pi(0)pi(0) quadratic slope parameter that accounts for the rescattering effect: h(000)=(+0.59 +/- 0.20(stat)+/- 0.48(syst)+/- 1.06(ext))x10(-3), where the uncertainties are from data statistics, KTeV systematic errors, and external systematic errors. Fitting for both h(000) and a(0)-a(2), we find h(000)=(-2.09 +/- 0.62(stat)+/- 0.72(syst)+/- 0.28(ext))x10(-3), and m(pi)(+)(a(0)-a(2))=0.215 +/- 0.014(stat)+/- 0.025(syst)+/- 0.006(ext); our value for a(0)-a(2) is consistent with that from NA48.

Search for the rare decay K(L)->pi(0)pi(0)gamma

The KTeV E799 experiment has conducted a search for the rare decay K(L)->pi(0)pi(0)gamma via the topology K(L)->pi(0)pi(0)(D)gamma (where pi(0)(D)->gamma e(+)e(-)). Because of Bose statistics of the pi(0) pair and the real nature of the photon, the K(L)->pi(0)pi(0)gamma decay is restricted to proceed at lowest order by the CP conserving direct emission (DE) of an E2 electric quadrupole photon. The rate of this decay is interesting theoretically since chiral perturbation theory predicts that this process vanishes at level O(p(4)). Therefore, this mode probes chiral perturbation theory at O(p(6)). In this paper we report a determination of an upper limit of 2.43x10(-7) (90% CL) for K(L)->pi(0)pi(0)gamma. This is approximately a factor of 20 lower than previous results.

Final results from the KTeV experiment on the decay KL ->pi(0)gamma gamma

We report on a new measurement of the branching ratio B(K(L) -> pi(0)gamma gamma) using the KTeV detector. We reconstruct 1982 events with an estimated background of 608, that results in B(K(L) -> pi(0)gamma gamma)=(1.29 +/- 0.03(stat) +/- 0.05(syst)) x 10(-6). We also measure the parameter, a(V), which characterizes the strength of vector meson exchange terms in this decay. We find a(V) = -0.31 +/- 0.05(stat) +/- 0.07(syst). These results utilize the full KTeV data set collected from 1997 to 2000 and supersede earlier KTeV measurements of the branching ratio and a(V).

Cross section and double helicity asymmetry for eta mesons and their comparison to pi(0) production in p plus p collisions at root s=200 GeV

Measurements of double-helicity asymmetries in inclusive hadron production in polarized p + p collisions are sensitive to helicity-dependent parton distribution functions, in particular, to the gluon helicity distribution, Delta g. This study focuses on the extraction of the double-helicity asymmetry in eta production ((p) over right arrow + (p) over right arrow -> eta + X), the eta cross section, and the eta/pi(0) cross section ratio. The cross section and ratio measurements provide essential input for the extraction of fragmentation functions that are needed to access the helicity-dependent parton distribution functions.

High p(T) direct photon and pi(0) triggered azimuthal jet correlations and measurement of k(T) for isolated direct photons in p plus p collisions at root s=200 GeV

Correlations of charged hadrons of 1< p(T) < 10 Gev/c with high pT direct photons and pi(0) mesons in the range 5< p(T) < 15 Gev/c are used to study jet fragmentation in the gamma + jet and dijet channels, respectively. The magnitude of the partonic transverse momentum, k(T), is obtained by comparing to a model incorporating a Gaussian kT smearing. The sensitivity of the associated charged hadron spectra to the underlying fragmentation function is tested and the data are compared to calculations using recent global fit results. The shape of the direct photon-associated hadron spectrum as well as its charge asymmetry are found to be consistent with a sample dominated by quark-gluon Compton scattering. No significant evidence of fragmentation photon correlated production is observed within experimental uncertainties.

Azimuthal Anisotropy of pi(0) Production in Au plus Au Collisions at root s(NN)=200 GeV: Path-Length Dependence of Jet Quenching and the Role of Initial Geometry

We have measured the azimuthal anisotropy of pi(0) production for 1 < p(T) < 18 GeV/c for Au + Au collisions at root s(NN) = 200 GeV. The observed anisotropy shows a gradual decrease for 3 less than or similar to p(T) less than or similar to 7-10 GeV/c, but remains positive beyond 10 GeV/c. The magnitude of this anisotropy is underpredicted, up to at least similar to 10 GeV/c, by current perturbative QCD (PQCD) energy-loss model calculations. An estimate of the increase in anisotropy expected from initial-geometry modification due to gluon saturation effects and fluctuations is insufficient to account for this discrepancy. Calculations that implement a path-length dependence steeper than what is implied by current PQCD energy-loss models show reasonable agreement with the data.