Satamanosturin dynamiikan reaaliaikasimulointi

Työn tavoitteena oli mallintaa satamanosturin dynamiikkaa mahdollisimman tarkasti kuvaava yksinkertaistettu malli Simulink-ohjelmalla, jonka jälkeen malli käännettiin edelleen reaaliaikasimulaattorille soveltuvaan muotoon. Nosturin malli yksinkertaistettiin käsittämään kolme osaa: Nosturin rungon, nostovaunun ja kontin. Voimista mallinnettiin pyörien kontaktivoimat, köysivoimat sekä siirtovoima. Reaaliaikasimulaattorina käytettiin Opal-RT:n RT-LAB reaaliaikasimulointiohjelmistoa, sekä tavallisia PC-tietokoneita. Simulointiin liitettiin myös 3D-animaatio, jolla nosturin liikkeet saatiin visualisoitua. Animoitava grafiikka luotiin WorldUp-ohjelmistolla ja liitettiin RT-LAB-simulaatioon RT3D-rajapinnan ja WorldUp Player:n avulla. Työn tuloksena saatiin satamanosturin dynaamista käyttäytymistä kuvaava Simulink-malli, jota on mahdollista käyttää reaaliaikaisessa simuloinnissa. Mallia testattiin RT-LAB reaaliaikasimulaattorissa, ja simuloinnista saatuja tuloksia verrattiin Adams:lla simuloituihin tuloksiin. Saatujen tulosten perusteella mallia voidaan pitää onnistuneena. Myös RT-LAB reaaliaikasimulaattori visualisointeineen vaikuttaa toimivalta kokonaisuudelta.

Morphological, hydrological, biogeochemical and ecological changes and challenges in river restoration - the Thur River case study

River restoration can enhance river dynamics, environmental heterogeneity and biodiversity, but the underlying processes governing the dynamic changes need to be understood to ensure that restoration projects meet their goals, and adverse effects are prevented. In particular, we need to comprehend how hydromorphological variability quantitatively relates to ecosystem functioning and services, biodiversity as well as ground-and surface water quality in restored river corridors. This involves (i) physical processes and structural properties, determining erosion and sedimentation, as well as solute and heat transport behavior in surface water and within the subsurface; (ii) biogeochemical processes and characteristics, including the turnover of nutrients and natural water constituents; and (iii) ecological processes and indicators related to biodiversity and ecological functioning. All these aspects are interlinked, requiring an interdisciplinary investigation approach. Here, we present an overview of the recently completed RECORD (REstored CORridor Dynamics) project in which we combined physical, chemical, and biological observations with modeling at a restored river corridor of the perialpine Thur River in Switzerland. Our results show that river restoration, beyond inducing morphologic changes that reshape the river bed and banks, triggered complex spatial patterns of bank infiltration, and affected habitat type, biotic communities and biogeochemical processes. We adopted an interdisciplinary approach of monitoring the continuing changes due to restoration measures to address the following questions: How stable is the morphological variability established by restoration? Does morphological variability guarantee an improvement in biodiversity? How does morphological variability affect biogeochemical transformations in the river corridor? What are some potential adverse effects of river restoration? How is river restoration influenced by catchment-scale hydraulics [GRAPHICS] and which feedbacks exist on the large scale? Beyond summarizing the major results of individual studies within the project, we show that these overarching questions could only be addressed in an interdisciplinary framework.

Colligation and Cross Moment-Based Approaches for Independent Component Analysis

Diplomityössä on käsitelty uudenlaisia menetelmiä riippumattomien komponenttien analyysiin(ICA): Menetelmät perustuvat colligaatioon ja cross-momenttiin. Colligaatio menetelmä perustuu painojen colligaatioon. Menetelmässä on käytetty kahden tyyppisiä todennäköisyysjakaumia yhden sijasta joka perustuu yleiseen itsenäisyyden kriteeriin. Työssä on käytetty colligaatio lähestymistapaa kahdella asymptoottisella esityksellä. Gram-Charlie ja Edgeworth laajennuksia käytetty arvioimaan todennäköisyyksiä näissä menetelmissä. Työssä on myös käytetty cross-momentti menetelmää joka perustuu neljännen asteen cross-momenttiin. Menetelmä on hyvin samankaltainen FastICA algoritmin kanssa. Molempia menetelmiä on tarkasteltu lineaarisella kahden itsenäisen muuttajan sekoituksella. Lähtö signaalit ja sekoitetut matriisit ovattuntemattomia signaali lähteiden määrää lukuunottamatta. Työssä on vertailtu colligaatio menetelmään ja sen modifikaatioita FastICA:an ja JADE:en. Työssä on myös tehty vertailu analyysi suorituskyvyn ja keskusprosessori ajan suhteen cross-momenttiin perustuvien menetelmien, FastICA:n ja JADE:n useiden sekoitettujen parien kanssa.

Tuning Performance of Multi-threaded programs

Diplomityö tarkastelee säikeistettyä ohjelmointia rinnakkaisohjelmoinnin ylemmällä hierarkiatasolla tarkastellen erityisesti hypersäikeistysteknologiaa. Työssä tarkastellaan hypersäikeistyksen hyviä ja huonoja puolia sekä sen vaikutuksia rinnakkaisalgoritmeihin. Työn tavoitteena oli ymmärtää Intel Pentium 4 prosessorin hypersäikeistyksen toteutus ja mahdollistaa sen hyödyntäminen, missä se tuo suorituskyvyllistä etua. Työssä kerättiin ja analysoitiin suorituskykytietoa ajamalla suuri joukko suorituskykytestejä eri olosuhteissa (muistin käsittely, kääntäjän asetukset, ympäristömuuttujat...). Työssä tarkasteltiin kahdentyyppisiä algoritmeja: matriisioperaatioita ja lajittelua. Näissä sovelluksissa on säännöllinen muistinkäyttökuvio, mikä on kaksiteräinen miekka. Se on etu aritmeettis-loogisissa prosessoinnissa, mutta toisaalta huonontaa muistin suorituskykyä. Syynä siihen on nykyaikaisten prosessorien erittäin hyvä raaka suorituskyky säännöllistä dataa käsiteltäessä, mutta muistiarkkitehtuuria rajoittaa välimuistien koko ja useat puskurit. Kun ongelman koko ylittää tietyn rajan, todellinen suorituskyky voi pudota murto-osaan huippusuorituskyvystä.

Methods of Design and Testing of Real Time Systems

Teollusuussovelluksissa vaaditaan nykyisin yhä useammin reaaliaikaista tiedon käsittelyä. Luotettavuus on yksi tärkeimmistä reaaliaikaiseen tiedonkäsittelyyn kykenevän järjestelmän ominaisuuksista. Sen saavuttamiseksi on sekä laitteisto, että ohjelmisto testattava. Tämän työn päätavoitteena on laitteiston testaaminen ja laitteiston testattavuus, koska luotettava laitteistoalusta on perusta tulevaisuuden reaaliaikajärjestelmille. Diplomityössä esitetään digitaaliseen signaalinkäsittelyyn soveltuvan prosessorikortin suunnittelu. Prosessorikortti on tarkoitettu sähkökoneiden ennakoivaa kunnonvalvontaa varten. Uusimmat DFT (Desing for Testability) menetelmät esitellään ja niitä sovelletaan prosessorikortin sunnittelussa yhdessä vanhempien menetelmien kanssa. Kokemukset ja huomiot menetelmien soveltuvuudesta raportoidaan työn lopussa. Työn tavoitteena on kehittää osakomponentti web -pohjaiseen valvontajärjestelmään, jota on kehitetty Sähkötekniikan osastolla Lappeenrannan teknillisellä korkeakoululla.

Lämpökäsittelyprosessin automaatioasteen nostaminen ja toiminnan tehostaminen

Työn tavoitteena oli nostaa nestekaasua energialähteenään käyttävän lämpökäsittelyprosessin automaatioastetta sekä tehostaa prosessia. Näiden tavoitteiden avulla kehitetään standardin GJS800 mukaisen pallografiittiraudan lämpökäsittelyä niin, että päästään toivotun mukaisiin mekaanisiin ominaisuuksiin eli raudan korkeaan myötörajaan ja väsymisrajaan sekä hyvään sitkeyteen yhdistettynä hyvään lastuttavuuteen.Ensin selvitettiin nestekaasun käyttöön liittyviä lupa-asioita sekä välttämättömiä turvalaitteita ja –toimintoja, jonka jälkeen mahdollisimman tarkan prosessikuvauksen avulla luotiin pohja automaatiosuunnittelulle.Automaatiosuunnittelussa tavoitteena oli mahdollisimman korkea automaatioaste. Prosessoripohjainen PID-säädin ohjaa itsenäisesti koko prosessin sen jälkeen, kun alkuarvot on syötetty tietokoneen avulla säätäjän muistiin. Tarkempien säätöjen ja muun kehitystyön seurauksena saadaan myös prosessin hyötysuhdetta kasvatettua.

Asiakasosaamisen oppiminen Case Etelä-Karjalan Osuuspankki

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää pankin sisäisellä termillä nimitetyn asiakasosaamisen sisältöä. Tutkimuksessa tarkastellaan kokeneille toimihenkilöille kehittyneitä asiakaspalvelutaitoja sekä keinoja, joilla näitä taitoja ja osaamista voidaan siirtää pankkiin rekrytoiduille vasta-alkajille. Tutkimuksen tavoitteena on myös löytää menetelmiä organisaation oppimisen tukemiseen. Tutkimuksen teoriaosassa tarkastellaan yksilöä oppijana ja tiedonkäsittelijänä sekä organisaation oppimista. Työyhteisön oppimisen edistämisen keinoja käsitellään työssä oppimisen ja henkilöstöjohtamisen näkökulmista. Empiirinen osa koostuu haastatteluista, joissa kokeneet toimihenkilöt ja vasta-alkajat tuovat esiin näkemyksiään hyvästä asiakaspalvelusta. Tutkimustulosten perusteella asiakasosaaminen koostuu teknisestä ja tiedollisesta osaamisesta sekä vuorovaikutustaidoista. Näiden taitojen siirtäminen edellyttää avointa, keskustelevaa organisaatiota, joka jatkuvasti kyseenalaistaa käytäntöjään ja on halukas sitoutumaan pysyvän oppimiskulttuurin kehittämiseen.

On the Analysis and Control of a Linear Synchronous Servomotor with a Flexible Load

Industry's growing need for higher productivity is placing new demands on mechanisms connected with electrical motors, because these can easily lead to vibration problems due to fast dynamics. Furthermore, the nonlinear effects caused by a motor frequently reduce servo stability, which diminishes the controller's ability to predict and maintain speed. Hence, the flexibility of a mechanism and its control has become an important area of research. The basic approach in control system engineering is to assume that the mechanism connected to a motor is rigid, so that vibrations in the tool mechanism, reel, gripper or any apparatus connected to the motor are not taken into account. This might reduce the ability of the machine system to carry out its assignment and shorten the lifetime of the equipment. Nonetheless, it is usually more important to know how the mechanism, or in other words the load on the motor, behaves. A nonlinear load control method for a permanent magnet linear synchronous motor is developed and implemented in the thesis. The purpose of the controller is to track a flexible load to the desired velocity reference as fast as possible and without awkward oscillations. The control method is based on an adaptive backstepping algorithm with its stability ensured by the Lyapunov stability theorem. As a reference controller for the backstepping method, a hybrid neural controller is introduced in which the linear motor itself is controlled by a conventional PI velocity controller and the vibration of the associated flexible mechanism is suppressed from an outer control loop using a compensation signal from a multilayer perceptron network. To avoid the local minimum problem entailed in neural networks, the initial weights are searched for offline by means of a differential evolution algorithm. The states of a mechanical system for controllers are estimated using the Kalman filter. The theoretical results obtained from the control design are validated with the lumped mass model for a mechanism. Generalization of the mechanism allows the methods derived here to be widely implemented in machine automation. The control algorithms are first designed in a specially introduced nonlinear simulation model and then implemented in the physical linear motor using a DSP (Digital Signal Processor) application. The measurements prove that both controllers are capable of suppressing vibration, but that the backstepping method is superior to others due to its accuracy of response and stability properties.

Método para a correção da distorção de imagens obtidas por videofluoroscopia

OBJETIVO: Operacionalizar um protocolo para a correção de imagens obtidas por videofluoroscopia a partir de um modelo matemático descrito por Baltzopoulos (1995) e avaliar a magnitude do erro pelos métodos de calibração linear e não linear. MATERIAIS E MÉTODOS: As imagens foram obtidas por meio de um videofluoroscópio da marca Axion Siemens Iconos R100 de um indivíduo realizando exercício de extensão de joelho. Para a correção das imagens foi utilizado padrão de calibração não-linear. O processamento dos dados foi realizado em placa de captura da marca Silicon Graphics 320 e posteriormente analisado em um "software" Matlab. RESULTADOS: Para demonstrar a aplicabilidade do método foi avaliada a deformação do ligamento patelar. A utilização do padrão de calibração linear produziu um erro máximo de 0,086 mm, enquanto o padrão de calibração não linear atingiu um valor máximo de 0,019 mm. Já com relação ao erro médio, a calibração linear atingiu o valor de 0,024 mm, e a não linear apresentou um valor de 0,007 mm. CONCLUSÃO: Os resultados evidenciam a necessidade de utilização de um procedimento de calibração não linear.

Rockfall detection from LIDAR point clouds: A clustering approach using R

The analysis of rockfall characteristics and spatial distribution is fundamental to understand and model the main factors that predispose to failure. In our study we analysed LiDAR point clouds aiming to: (1) detect and characterise single rockfalls; (2) investigate their spatial distribution. To this end, different cluster algorithms were applied: 1a) Nearest Neighbour Clutter Removal (NNCR) in combination with the Expectation?Maximization (EM) in order to separate feature points from clutter; 1b) a density based algorithm (DBSCAN) was applied to isolate the single clusters (i.e. the rockfall events); 2) finally we computed the Ripley's K-function to investigate the global spatial pattern of the extracted rockfalls. The method allowed proper identification and characterization of more than 600 rockfalls occurred on a cliff located in Puigcercos (Catalonia, Spain) during a time span of six months. The spatial distribution of these events proved that rockfall were clustered distributed at a welldefined distance-range. Computations were carried out using R free software for statistical computing and graphics. The understanding of the spatial distribution of precursory rockfalls may shed light on the forecasting of future failures.

Kirjaimia kuvassa : alkutekstijaksojen dramaturgisista funktioista

Opinnäytetyöni on monimuototyö, joka koostuu kirjallisesta osasta ja teososasta. Kirjallisessa osassa tutkin fiktioelokuvien alkutekstijaksojen dramaturgisia funktioita ja sen käytön muuttumista tuotannollisten tietojen esittämisestä ensisijaisesti elokuvan emotionaalisen ja kerronnallisen pohjan luomisen välineeksi. Tutkimukseni liikkeellepaneva voima oli tunne, että alkutekstijaksot ovat AV-ilmaisussa tärkeitä, vakiintuneita elementtejä, joita ei ole kuitenkaan tutkittu kovin paljon, ainakaan dramaturgiselta kannalta. Alkutekstijaksoista ja elokuvagrafiikasta on kirjoitettu useita kirjoja, mutta ne ovat usein sisällöltään joko teknisiä oppaita tai grafiikoiden visuaaliseen näyttävyyteen keskittyviä kuvakirjoja. Tutkimuksessani pyrin selvittämään alkutekstijaksojen sisäistä logiikkaa käymällä lyhyesti läpi typografian historiaa ja tyylejä sekä elokuvagrafiikan teknistä kehitystä. Tämän jälkeen tutkin kuva-analyysin keinoin pitkien fiktioelokuvien alkutekstijaksoja ja pyrin hahmottamaan mahdollisia vakiintuneita kerronnallisia keinoja tai toistuvia dramaturgisia rakenteita keskittymällä erityisesti alkutekstijaksojen asemaan elokuvan eksposition välineenä. Teososani on 15-minuuttisen Seuraajat-fiktioelokuvan alku- ja lopputekstigrafiikka. Kirjallisessa osassa käyn läpi grafiikan suunnittelu- ja toteutusprosessia, joka alkoi ennen elokuvan kuvauksia ja päättyi leikkausvaiheen jälkeen. Suunnitelmat muuttuivat käytännön syistä huomattavasti prosessin aikana, ja lopputulos on aivan erilainen, kuin mitä alunperin suunniteltiin. Lopuksi pohdin lopputuloksen onnistuneisuutta ja omaa toimintaani työprosessin aikana.

Desenvolupament d'una app

El TFM ha consistit en participar i conèixer de prop tots el passos de desenvolupament d’una aplicació: elaboració d’un guió, realització de la part gràfica, programació i màrqueting. Per aquest motiu he realitzat unes hores de pràctiques a l'empresa Factoria Interactive SL. Durant aquest periòde vaig realitzar diversos guions per diferents apps relacionades amb continguts matemàtics i vaig participar en el programació de l'app "Dress up". I l'últim pas va consistir en penjar l'app a la botiga de Google Play. Per poder accedir a l'aplicació cal seguir el següent enllaç de Google Play: https://play.google.com/store/apps/details?id=eu.lafactoria.dressup&hl=es

Implementació d’un sistema SCADA a la cèl·lula de fabricació flexible MPS+2000C

L’Escola Politècnica Superior de la Universitat de Vic disposa d’una cèl·lula de fabricació flexible del fabricant Festo, que simula un procés d’emmagatzematge automàtic, aquesta cèl·lula esta composta per quatre estacions de muntatge diferenciades i independents, l’estació palets, l’estació plaques, l’estació magatzem intermedi i l’estació transport. Cada una d’aquestes estacions està formada per sensors i actuadors elèctrics i pneumàtics del fabricant Festo que van connectats a un PLC SIEMENS S7-300.Els quatre PLC’s (un per cada estació) estan connectats entre ells mitjançant el bus de comunicacions industrials Profibus. L’objectiu d’aquest treball consisteix en l’adaptació de la programació dels PLC’s i la realització d’un SCADA per tal de controlar el funcionament del conjunt de la cèl·lula de fabricació a través del software Vijeo Citect, d’aquesta manera es coneixerà el funcionament de la cèl·lula i permetrà treure’n rendiment per la docència. Aquest projecte ha estat realitzat en quatre fases principals. 1. Estudi i coneixement de les estacions, en aquesta fase s’han estudiat els manuals de funcionament de les estacions i s’han interpretat els codis de programació dels seus PLCs, amb l’objectiu de conèixer bé el programa per tal de interaccionar-hi més endavant amb el sistema SCADA 2. Disseny i programació del sistema SCADA, en aquesta fase s’ha realitzat tot el disseny gràfic de les pantalles de la interfície SCADA així com la programació dels objectes, la connexió amb els PLCs i la base de dades. 3. Posada en marxa del sistema complert, quan es coneixia abastament el funcionament de les estacions i el sistema SCADA estava completat s’ha fet la posada en marxa del conjunt i s’ha comprovat el correcte funcionament i interacció dels sistemes. 4. Realització de la memòria del projecte, en aquesta ultima fase s’ha realitzat la memòria del projecte on s’expliquen les característiques i funcionament de totes les estacions i del sistema SCADA. La conclusió més rellevant obtinguda en aquest treball, és la clara visualització de la potència i simplicitat que han aportat els sistemes SCADA al món de l’automatització, anys enrere per la supervisió de l’estat d’un sistema automatitzat era necessari disposar d’un gran espai amb grans panells de control formats per una gran quantitat de pilots lluminosos, potenciòmetres, interruptors, polsadors, displays i sobretot un voluminós i complexa cablejat, gràcies als sistemes SCADA avui en dia tot això pot quedar reduït a un PC o terminal tàctil, amb pantalles gràfiques clares i una gran quantitat d’opcions de supervisió control i configuració del sistema automatitzat.

Intervenció de l’educació musical per el desenvolupament de la creativitat a l’etapa d’educació primària

L’objecte d’estudi de la present recerca és que la creativitat ha d’estar present a l’escola, concretament a l’àrea d’Educació Musical, ja que permet potenciar i augmentar el pensament creatiu, les habilitats intel·lectuals, expressives i de creació musical dels alumnes a través d’activitats que fomenten la creativitat. Per això, aquesta recerca fa un anàlisi de com influeix desenvolupar activitats de creació musical a l’aula. El mètode qualitatiu de recollida de dades es fa a través de l’observació a l’aula i d’una entrevista als mestres de música, d’aquí s’extreuen els resultats mitjançant els indicadors de creativitat. Les dades interpretades es representen en gràfics acompanyats de les descripcions necessàries. Referent als resultats, es percep una tendència a què les pràctiques musicals creatives influeixen la creativitat.

Kolmen vapausasteen akseliston ohjaaminen mikroprosessorilla

Diplomityön tavoitteena on tehdä lasertyöasemalle liikkuva kolmen vapausasteen akselisto liikuttamaan laser-laitteiston skanneripäätä. Liikkeen tarkkuus ja tarkka toistettavuus ovat tärkeitä. Moottoreiden liikkeen nopeus sekä kiihdytys- ja jarrutusparametrien täytyy olla määriteltävissä jokaiselle moottorille erikseen. Kolmen vapausasteen akselisto muodostetaan käyttäen kolmea askelmoottoria ja lineaarivaihteistoa. Akselisto liikkuu vaaka-, pysty-, ja syvyyssuunnassa. Työssä kehitetään C-kielinen ohjelma käytettävälle prosessorille ja suunnitellaan ohjainkortti lopullista prototyyppiä varten. Moottoreiden ohjaus ja hallinta toteutetaan AT91S256-prosessorilla, jota ohjataan tietokoneen avulla RS-232 -väylää käyttäen. Vaatimuksena on myös mahdollisuus ohjata askelmoottorin sijasta servomoottoreita samalla ohjelmalla. Tietokoneen käyttöliittymä suunnitellaan erikseen.