On the differential evolution algorithm and its appliation to training radial basis function networks

The parameter setting of a differential evolution algorithm must meet several requirements: efficiency, effectiveness, and reliability. Problems vary. The solution of a particular problem can be represented in different ways. An algorithm most efficient in dealing with a particular representation may be less efficient in dealing with other representations. The development of differential evolution-based methods contributes substantially to research on evolutionary computing and global optimization in general. The objective of this study is to investigatethe differential evolution algorithm, the intelligent adjustment of its controlparameters, and its application. In the thesis, the differential evolution algorithm is first examined using different parameter settings and test functions. Fuzzy control is then employed to make control parameters adaptive based on an optimization process and expert knowledge. The developed algorithms are applied to training radial basis function networks for function approximation with possible variables including centers, widths, and weights of basis functions and both having control parameters kept fixed and adjusted by fuzzy controller. After the influence of control variables on the performance of the differential evolution algorithm was explored, an adaptive version of the differential evolution algorithm was developed and the differential evolution-based radial basis function network training approaches were proposed. Experimental results showed that the performance of the differential evolution algorithm is sensitive to parameter setting, and the best setting was found to be problem dependent. The fuzzy adaptive differential evolution algorithm releases the user load of parameter setting and performs better than those using all fixedparameters. Differential evolution-based approaches are effective for training Gaussian radial basis function networks.

Vaarinpidosta virtuaaliaikaan : Sata vuotta suomalaista tilintarkastusta

Tämän tutkimuksen aiheena on tilintarkastuksen historiallinen kehittyminen Suomessa runsaan sadan vuoden aikana. Tutkimuksen tavoitteena on analysoida osakeyhtiön tilintarkastuksen kehitystä ja yhdistää vuosisadan kehityspiirteet tilintarkastuksen kokonaiskuvaksi. Tutkittava periodi alkaa 1800-luvun lopulta ja päättyy 2000-luvun taitteeseen. Tutkimuksessa tarkastellaan suomalaista tilintarkastusinstituutiota, joka jaetaan kolmeen osaan: tilintarkastusta säätelevään normistoon (normit), tilintarkastajajärjestelmään (toimijat) ja tilintarkastuksen sisältöön (tehtävät). Tutkimuksessa tavoitellaan vastauksia kysymyksiin: mitä tarkastettiin, milloin tarkastettiin, kuka tarkasti ja miten tarkastettiin eri aikakausina? Tutkimus perustuu historialliseen lähdeaineistoon, jonka muodostavat tutkimusajanjakson lainsäädäntö, lainvalmisteluasiakirjat, viranomaisten ohjeet ja päätökset, alan järjestöjen suositukset, ammattilehtien artikkelit sekä laskentatoimen ja tilintarkastuksen ammattikirjallisuus. Metodologisesti tutkimus on teoreettinen, kvalitatiivinen historiantutkimus, jossa lähdeaineistoa käsitellään lähdekriittisesti ja osittain sisältöanalyysin keinoin. Tilintarkastusta säätelevässä normistossa keskeisiä lakeja ovat olleet osakeyhtiölaki, kirjanpitolaki ja tilintarkastuslaki. Lakisääteinen tilintarkastus alkoi vuoden 1895 osakeyhtiölaista, joka uudistui vuonna 1978 ja jälleen vuonna 1997. Kirjanpitolainsäädäntö on uudistunut viidesti: 1925 ja 1928, 1945, 1973, 1993 sekä 1997. Vuoden 1994 tilintarkastuslakiin koottiin tilintarkastuksen säädökset useista laeista. Muita normistoja ovat olleet EY:n direktiivit, Kilan ohjeet, KHT-yhdistyksen suositukset, Keskuskauppakamarin säännökset ja viimeisimpinä IAS- ja ISA-standardit. Ammattimainen tilintarkastajajärjestelmä saatiin maahamme kauppiaskokousten ansiosta. Ammattimaisena tilintarkastuksen toimijana aloitti Suomen Tilintarkastajainyhdistys vuonna 1911, ja sen toimintaa jatkoi KHT-yhdistys vuodesta 1925 alkaen. Tilintarkastajien auktorisointi siirtyi Keskuskauppakamarille vuonna 1924. HTM-tilintarkastajat ovat olleet alalla vuodesta 1950 lähtien. Kauppakamarijärjestö on toiminut hyväksyttyjen tilintarkastajien valvojana koko ammattimaisen tilintarkastustoiminnan ajan. Valtion valvontaa suorittaa VALA (Valtion tilintarkastuslautakunta). Koko tutkittavan periodin ajan auktorisoitujen tilintarkastajien rinnalla osakeyhtiöiden tarkastajina ovat toimineet myös maallikot.Tilintarkastuksen tehtäviin kuului vuoden 1895 osakeyhtiölain mukaan hallinnon ja tilien tarkastus. Myöhemmin sisältö täsmentyi tilinpäätöksen, kirjanpidon ja hallinnon tarkastukseksi. Tutkimusajanjakson alussa tilintarkastus oli manuaalista kaikkien tositteiden prikkausta ja virheiden etsimistä. Myöhemmin tarkastus muuttui pistokokeiksi. Kertatarkastuksesta siirryttiin jatkuvaan valvontatarkastukseen 1900-luvun alkupuolella. Dokumentoinnista ja työpapereista alkaa olla havaintoja 1930-luvulta lähtien. Atk-tarkastus yleistyi 1970- ja 1980-luvuilla, jolloin myös riskianalyyseihin alettiin kiinnittää huomiota. Hallinnon tarkastuksen merkitys on kasvanut kaiken aikaa. Tilintarkastuskertomukset olivat tutkimusajanjakson alussa vapaamuotoisia ja sisällöltään ilmaisurikkaita ja kuvailevia. Kertomus muuttui julkiseksi vuoden 1978 osakeyhtiölain myötä. Myöhemmin KHT-yhdistyksen vakiokertomusmallit yhdenmukaistivat ja pelkistivät raportointia. Tutkimuksen perusteella tilintarkastuksen historia voidaan jakaa kolmeen kauteen, jotka ovat tilintarkastusinstituution rakentumisen kausi (1895 - 1950), vakiintumisen kausi (1951 - 1985) ja kansainvälistymisen ja julkisuuden kausi (1986 alkaen). Tutkimusajanjakson jokaisella vuosikymmenellä keskusteltiin jatkuvasti tilintarkastajien riittävyydestä, alalle pääsyn ja tutkintojen vaikeudesta, tilintarkastajien ammattitaidon tasosta,hallinnon tarkastuksen sisällöstä, tilintarkastuskertomuksesta sekä maallikkotarkastajien asemasta. 1990-luvun keskeisimmät keskusteluaiheet olivat konsultointi, riippumattomuus, odotuskuilu sekä tilintarkastuksen taso ja laadunvalvonta. Analysoitaessa tilintarkastuksen muutoksia runsaan sadan vuoden ajalta voidaan todeta, että tilintarkastuksen ydintehtävät eivät juurikaan ole muuttuneet vuosikymmenien kuluessa. Osakeyhtiön tilintarkastus on edelleenkin laillisuustarkastusta. Sen tarkoituksena on yhä kirjanpidon, tilinpäätöksen ja hallinnon tarkastus. Tilintarkastajat valvovat osakkeenomistajien etua ja raportoivat heille tarkastuksen tuloksista. Tilintarkastuksen ulkoinen maailma sen sijaan on muuttunut vuosikymmenten saatossa. Kansainvälistyminen on lisännyt säännösten määrää, odotuksia ja vaatimuksia on nykyisin enemmän, uusi tekniikka mahdollistaa nopean tiedonkulun ja valvonta on lisääntynyt nykypäivää kohti tultaessa. Tilintarkastajan pätevyys perustuu nykyään tietotekniikan, tietojärjestelmien ja yrityksen toimialantuntemukseen. Runsaan sadan vuoden takaisen lain vaarinpitovaatimuksesta on tultu virtuaaliaikaiseen maailmaan!

Converter-flux-based current control of voltage source PWM rectifiers - analysis and implementation

Pulsewidth-modulated (PWM) rectifier technology is increasingly used in industrial applications like variable-speed motor drives, since it offers several desired features such as sinusoidal input currents, controllable power factor, bidirectional power flow and high quality DC output voltage. To achieve these features,however, an effective control system with fast and accurate current and DC voltage responses is required. From various control strategies proposed to meet these control objectives, in most cases the commonly known principle of the synchronous-frame current vector control along with some space-vector PWM scheme have been applied. Recently, however, new control approaches analogous to the well-established direct torque control (DTC) method for electrical machines have also emerged to implement a high-performance PWM rectifier. In this thesis the concepts of classical synchronous-frame current control and DTC-based PWM rectifier control are combined and a new converter-flux-based current control (CFCC) scheme is introduced. To achieve sufficient dynamic performance and to ensure a stable operation, the proposed control system is thoroughly analysed and simple rules for the controller design are suggested. Special attention is paid to the estimationof the converter flux, which is the key element of converter-flux-based control. Discrete-time implementation is also discussed. Line-voltage-sensorless reactive reactive power control methods for the L- and LCL-type line filters are presented. For the L-filter an open-loop control law for the d-axis current referenceis proposed. In the case of the LCL-filter the combined open-loop control and feedback control is proposed. The influence of the erroneous filter parameter estimates on the accuracy of the developed control schemes is also discussed. A newzero vector selection rule for suppressing the zero-sequence current in parallel-connected PWM rectifiers is proposed. With this method a truly standalone and independent control of the converter units is allowed and traditional transformer isolation and synchronised-control-based solutions are avoided. The implementation requires only one additional current sensor. The proposed schemes are evaluated by the simulations and laboratory experiments. A satisfactory performance and good agreement between the theory and practice are demonstrated.

On Modelling, System Identification and Control of Servo-Systems with a Flexible Load

The present study was done with two different servo-systems. In the first system, a servo-hydraulic system was identified and then controlled by a fuzzy gainscheduling controller. The second servo-system, an electro-magnetic linear motor in suppressing the mechanical vibration and position tracking of a reference model are studied by using a neural network and an adaptive backstepping controller respectively. Followings are some descriptions of research methods. Electro Hydraulic Servo Systems (EHSS) are commonly used in industry. These kinds of systems are nonlinearin nature and their dynamic equations have several unknown parameters.System identification is a prerequisite to analysis of a dynamic system. One of the most promising novel evolutionary algorithms is the Differential Evolution (DE) for solving global optimization problems. In the study, the DE algorithm is proposed for handling nonlinear constraint functionswith boundary limits of variables to find the best parameters of a servo-hydraulic system with flexible load. The DE guarantees fast speed convergence and accurate solutions regardless the initial conditions of parameters. The control of hydraulic servo-systems has been the focus ofintense research over the past decades. These kinds of systems are nonlinear in nature and generally difficult to control. Since changing system parameters using the same gains will cause overshoot or even loss of system stability. The highly non-linear behaviour of these devices makes them ideal subjects for applying different types of sophisticated controllers. The study is concerned with a second order model reference to positioning control of a flexible load servo-hydraulic system using fuzzy gainscheduling. In the present research, to compensate the lack of dampingin a hydraulic system, an acceleration feedback was used. To compare the results, a pcontroller with feed-forward acceleration and different gains in extension and retraction is used. The design procedure for the controller and experimental results are discussed. The results suggest that using the fuzzy gain-scheduling controller decrease the error of position reference tracking. The second part of research was done on a PermanentMagnet Linear Synchronous Motor (PMLSM). In this study, a recurrent neural network compensator for suppressing mechanical vibration in PMLSM with a flexible load is studied. The linear motor is controlled by a conventional PI velocity controller, and the vibration of the flexible mechanism is suppressed by using a hybrid recurrent neural network. The differential evolution strategy and Kalman filter method are used to avoid the local minimum problem, and estimate the states of system respectively. The proposed control method is firstly designed by using non-linear simulation model built in Matlab Simulink and then implemented in practical test rig. The proposed method works satisfactorily and suppresses the vibration successfully. In the last part of research, a nonlinear load control method is developed and implemented for a PMLSM with a flexible load. The purpose of the controller is to track a flexible load to the desired position reference as fast as possible and without awkward oscillation. The control method is based on an adaptive backstepping algorithm whose stability is ensured by the Lyapunov stability theorem. The states of the system needed in the controller are estimated by using the Kalman filter. The proposed controller is implemented and tested in a linear motor test drive and responses are presented.

Essays on Innovativeness and its Evaluation in Small and Medium-sized Enterprises

Tutkimus koostuu neljästä artikkelista, jotka käsittelevät suomalaisten pienten ja keskisuurten teollisuusyritysten (PKT-yritysten) innovatiivisuutta, sen attribuutteja (ominaispiirteitä) sekä indikaattoreita. Tutkimuksessa tarkastellaan sekä kirjallisuudessa esitettyjä että PKT-johtajien ja PKT-yritystenkehityshankkeiden rahoituspäätöksiin osallistuvien yritystutkijoiden haastatteluissa esittämiä innovatiivisuuden määritelmiä. Innovatiivisuusindikaattoreista tarkastellaan PKT-yritysten kehittämishankkeille sovellettavia rahoitus- ja arviointikriteerejä sekä yritysten ulkopuolisten rahoittajien että PKT-johtajien näkökulmasta. Erityistä huomiota kohdistetaan sovellettuihin laadullisiin ja ei-numeerisiin innovatiivisuuden arviointikriteereihin. Sekä kirjallisuudessa että kymmenen yritystutkijan ja kuuden esimerkkiyrityksen johtajan haastatteluissa innovaation uutuus yhdistetään innovatiivisuuteen. Muita tärkeitä innovatiivisuuteen liitettyjä ominaisuuksia olivat markkinat, muista yrityksistä erottuminen ja yksilöiden luovuus. Ihmisläheiset ja yksilöihin liittyvät näkökulmat korostuvat yritystutkijoiden ja PKT-johtajien innovatiivisuuden määritelmissä, kun taas kirjallisuudessa annetaan enemmän painoa ympäristölle, tuotteille ja markkinoille. Yritystutkijat pitivät yritykseen ja sen johtajaan liittyviä tekijöitä tärkeinä rahoitettavien kehittämishankkeiden panosten arviointikriteereinä. Tuotteiden kaupallinen menestys oli rahoittajan kannalta tärkein tulostekijä. Tarkastelluissa esimerkkiyrityksissä kehityshankkeista päättäminen ja hankkeiden arviointi on toisaalta intuitiivista ja saattaa olla tiedostamatontakin, koska yritysten kehittämistoiminta on vähäistä. Pienyritysten johtajat korostavat arvioinnissa rahallisiamittareita, vaikka sekä numeerisia että laadullisia kriteereitä sovelletaan. Todennäköisin syy tälle on pienyritysten rajalliset taloudelliset voimavarat. Toinen mahdollinen syy rahoituksellisten tekijöiden painottamiseen on, että tämän päivän ihannejohtaja ymmärretään analyyttiseksi ja mm.rahavirtoja valvovaksi. Kuitenkin innovatiiviset yritysjohtajat pitävät innovaatioiden luomista yhtenä elämän hauskoista puolista. Innovatiiviset esimerkkiyritykset ovat tulevaisuuteen ja kasvuun suuntautuneita strategisella tasolla. Operationaalisella tasolla ne tuottavat keksintöjä ja innovaatioita. Patentteja tarkastelluilla yrityksillä on kuitenkin vähän. Sekä innovatiiviset että vähemmän innovatiiviset esimerkkiyritykset ovat voimakkaasti asiakassuuntautuneita ja erikoistuneita tiettyihin tuotteisiin ja asiakkaisiin. Asiakkaiden tarpeita tyydytetään kehittämällä niitä vastaavia tuotteita. Tästä johtuu, että valtaosa yritysten kehittämistoiminnasta kohdistuu tuotteisiin tai tuotantoon.

On sliding mode control ofhydraulic servo systems and a manipulator

The aim of the study is to developa novel robust controller based on sliding mode control technique for the hydraulic servo system with flexible load and for a flexible manipulator with the lift and jib hydraulic actuators. For the purpose of general control design, a dynamic model is derived describing the principle physical behavior for both the hydraulic servo system and the flexible hydraulic manipulator. The mechanism of hydraulic servo systems is described by basic mathematical equations of fluid powersystems and the dynamics of flexible manipulator is modeled by the assumed modemethod. The controller is constructed so as to track desired trajectories in the presence of model imprecision. Experimental and simulation results demonstratethat sliding mode control has benefits which can be used to guarantee stabilityin uncertain systems and improve the system performance and load tolerance.

Direct torque control of permanent magnet synchronous machines - analysis and implementation

Thedirect torque control (DTC) has become an accepted vector control method besidethe current vector control. The DTC was first applied to asynchronous machines,and has later been applied also to synchronous machines. This thesis analyses the application of the DTC to permanent magnet synchronous machines (PMSM). In order to take the full advantage of the DTC, the PMSM has to be properly dimensioned. Therefore the effect of the motor parameters is analysed taking the control principle into account. Based on the analysis, a parameter selection procedure is presented. The analysis and the selection procedure utilize nonlinear optimization methods. The key element of a direct torque controlled drive is the estimation of the stator flux linkage. Different estimation methods - a combination of current and voltage models and improved integration methods - are analysed. The effect of an incorrect measured rotor angle in the current model is analysed andan error detection and compensation method is presented. The dynamic performance of an earlier presented sensorless flux estimation method is made better by improving the dynamic performance of the low-pass filter used and by adapting the correction of the flux linkage to torque changes. A method for the estimation ofthe initial angle of the rotor is presented. The method is based on measuring the inductance of the machine in several directions and fitting the measurements into a model. The model is nonlinear with respect to the rotor angle and therefore a nonlinear least squares optimization method is needed in the procedure. A commonly used current vector control scheme is the minimum current control. In the DTC the stator flux linkage reference is usually kept constant. Achieving the minimum current requires the control of the reference. An on-line method to perform the minimization of the current by controlling the stator flux linkage reference is presented. Also, the control of the reference above the base speed is considered. A new estimation flux linkage is introduced for the estimation of the parameters of the machine model. In order to utilize the flux linkage estimates in off-line parameter estimation, the integration methods are improved. An adaptive correction is used in the same way as in the estimation of the controller stator flux linkage. The presented parameter estimation methods are then used in aself-commissioning scheme. The proposed methods are tested with a laboratory drive, which consists of a commercial inverter hardware with a modified software and several prototype PMSMs.

Design and implementation of FPGA-based LQ control of active magnetic bearings

The need for high performance, high precision, and energy saving in rotating machinery demands an alternative solution to traditional bearings. Because of the contactless operation principle, the rotating machines employing active magnetic bearings (AMBs) provide many advantages over the traditional ones. The advantages such as contamination-free operation, low maintenance costs, high rotational speeds, low parasitic losses, programmable stiffness and damping, and vibration insulation come at expense of high cost, and complex technical solution. All these properties make the use of AMBs appropriate primarily for specific and highly demanding applications. High performance and high precision control requires model-based control methods and accurate models of the flexible rotor. In turn, complex models lead to high-order controllers and feature considerable computational burden. Fortunately, in the last few years the advancements in signal processing devices provide new perspective on the real-time control of AMBs. The design and the real-time digital implementation of the high-order LQ controllers, which focus on fast execution times, are the subjects of this work. In particular, the control design and implementation in the field programmable gate array (FPGA) circuits are investigated. The optimal design is guided by the physical constraints of the system for selecting the optimal weighting matrices. The plant model is complemented by augmenting appropriate disturbance models. The compensation of the force-field nonlinearities is proposed for decreasing the uncertainty of the actuator. A disturbance-observer-based unbalance compensation for canceling the magnetic force vibrations or vibrations in the measured positions is presented. The theoretical studies are verified by the practical experiments utilizing a custom-built laboratory test rig. The test rig uses a prototyping control platform developed in the scope of this work. To sum up, the work makes a step in the direction of an embedded single-chip FPGA-based controller of AMBs.

Quaternary active tectonic structures in the offshore Bajo Segura basin (SE Iberian Peninsula Mediterranean Sea).

The Bajo Segura fault zone (BSFZ) is the northern terminal splay of the Eastern Betic shear zone (EBSZ), a large left-lateral strike-slip fault system of sigmoid geometry stretching more than 450 km from Alicante to Almería. The BSFZ extends from the onshore Bajo Segura basin further into the Mediterranean Sea and shows a moderate instrumental seismic activity characterized by small earthquakes. Nevertheless, the zone was affected by large historical earthquakes of which the largest was the 1829 Torrevieja earthquake (IEMS98 X). The onshore area of the BSFZ is marked by active transpressive structures (faults and folds), whereas the offshore area has been scarcely explored from the tectonic point of view. During the EVENT-SHELF cruise, a total of 10 high-resolution single-channel seismic sparker profiles were obtained along and across the offshore Bajo Segura basin. Analysis of these profiles resulted in (a) the identification of 6 Quaternary seismo-stratigraphic units bounded by five horizons corresponding to regional erosional surfaces related to global sea level lowstands; and (b) the mapping of the active sub-seafloor structures and their correlation with those described onshore. Moreover, the results suggest that the Bajo Segura blind thrust fault or the Torrevieja left-lateral strike-slip fault, with prolongation offshore, could be considered as the source of the 1829 Torrevieja earthquake. These data improve our understanding of present deformation along the BSFZ and provide new insights into the seismic hazard in the area.

Tunnuslukujen kerääminen GSM-siirtoverkon signaalin laadun mittauksessa

Tämän diplomityön aiheena oli toteuttaa signaalin laatua mittaavien tunnuslukujen keräämiseen tarkoitettu ohjelmisto Nokia GSM-siirtoverkkoon kuuluvista keskuksen päätelaitteista. Keräämiseen tarkoitettu ohjelmisto täydensi tukiasemaohjaimen tilastointijärjestelmään siten, että signaalin laatua kuvaavia tunnuslukuja saadaan nyt kerättyä keskitetysti koko tukiasemajärjestelmän siirtoyhteysverkosta. Signaalin laatua mittaavat tunnusluvut perustuvat kahden siirtolaitteen välisessä yhteydessä havaittuihin bittivirheisiin. Tunnuslukujen keräämisen kohteena olevat päätelaitteet voivat sijaita joko tukiasemaohjaimessa tai toisen sukupolven transkooderi submultipleksenssä. Molemmille tapauksille on toteutettu oma mittaustyyppi tilastointijärjestelmään. Tukiasemaohjaimen tilastointijärjestelmä koostuu mittausten hallintarajapinnasta, mittausten keskitetystä osasta sekä hajautetusta osasta. Kerätty tieto siirretään tilastointijärjestelmän keskitetystä osasta verkonhallintajärjestelmälle jälkikäsittelyä varten. Tässä diplomityössä on esitelty jälkikäsittelyn osa-alueita, joita ovat: turmeltuneiden näytteiden karsinta, tiivistäminen, ennustaminen, puuttuvien näytteiden estimointi sekä mittaustulosten esittäminen.

Moottorimalliton skalaarisäätö

Työssä tutkitaan nopeusanturittoman vaihtovirtakäytön skalaarisia ohjaus- ja säätömenetelmiä. Työn alussa esitetään perusteoriat taajuusmuuttajista ja oikosulkumoottoreista. Tämän jälkeen esitellään yleisimmin kirjallisuudessa esiintyneet skalaariohjaukset ja –säädöt. Vektorisäätöä ja erityisesti moottoriparametrien vaikutusta säädön toimivuuteen esitellään lyhyesti. Työn tavoitteena on ACS800 taajuusmuuttajan skalaarisäädön tutkiminen. ACS800:n nykyinen skalaarisäätö on liian sidoksissa vektorisäätöön, joten simulointien ja kirjallisuustutkimuksen tarkoituksena on täysin vektorisäädöstä eriytetyn skalaarisäädön kehitysmahdollisuuksien tutkiminen. Kirjallisuudessa esiintyneiden säätöjen avulla muodostetaan diskreettiaikainen toteutus skalaarisäädölle vaihtovirtakäytössä, jossa on käytössä virran ja välipiirijännitteen takaisinkytkentä. Säädettävää moottoria mallinnetaan jatkuvaaikaisella L-sijaiskytkennällä. Välipiirin mallinnus toimii myös jatkuva-aikaisena lukuun ottamatta välipiirin tasavirtakomponenttia, joka muodostetaan virran takaisinkytkennän ja PWM-modulaattorin kytkinasentojen avulla. Simuloinnin tarkoituksena on mallintaa skalaarisäädön suurimpia ongelmia, kuten virta- ja välijännitesäätöä. Tuloksista voidaan päätellä, että perussäädöt toimivat moitteettomasti, mutta erityisesti virtasäätöä tulisi kehittää.

DTC-OHJATUN TAHTIKONEKÄYTÖN PYÖRIMISNOPEUSSÄÄDÖN ANALYYSI INTEGROIDUN SIMULOINTIMALLIN AVULLA

Työssä rakennettiin integroitu simulointimalli sähkökäytölle, jonka mekaniikka koostuu joustava-akselisesta kaksimassa systeemistä. Lisäksi tarkasteltiin kyseiselle sähkökäytölle ominaisia piirteitä ja niiden aiheuttamia ongelmia eri sovelluksissa, sekä tutkittiin teollisuudessa yleisesti esiintyvän pyörimisnopeussäädön, PI-säädön, parametrien vaikutusta kyseisen mekaniikan omaaviin sähkökäyttöihin. Taajuusmuuttajalle kehiteltiin yksinkertaistettu simulointimalli, jolla pystytään pienentämään merkittävästi simuloinnin laskenta-aikaa. Vääntövärähtelyiden kompensointiin tutkittiin optimaalista tilasäätöä, jossa Kalman suotimella estimoidaan systeemin tilojen lisäksi myös kuormamomentti ja jossa nopeussäätö suunnitellaan lineaarisella neliöllisellä menetelmällä (Linear Quadratic).

Transport Resource Management within UMTS Radio Network Subsystem

Tällä hetkellä haastavin telekommunikaatioteollisuuden tutkimus – ja kehitystoiminta on keskittynyt kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmien ympärille. Järjestelmien standardointityössä on saatu aikaiseksi ensimmäiset vakaat spesifikaatioversiot ja kaupallista toimintaa ollaan parhaillaan aloittelemassa Japanissa ja Euroopassa. Eräs kolmannen sukupolven järjestelmistä on UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Tämä diplomityö antaa yleiskuvan UMTS järjestelmästä ja sen eri verkkoelementtien toiminnallisuuksista. Päähuomio on kiinnitetty radioverkkojärjestelmään (UMTS Terrestrial Radio Access Network) ja erityisesti sen radioaliverkkojärjestelmään (Radio Network Subsystem), joka koostuu radioverkonohjaimesta (Radio Network Controller) ja joukosta siihen kuuluvia tukiasemia (Node B). Radioverkonohjain ja tukiasemat on yhdistetty avoimen rajapinnan kautta jota kutsutaan Iub -rajapinnaksi. Rajapinta tarjoaa radioverkonohjaimelle mahdollisuuden kontrolloida tukiasemia signalointiviestien avulla ja mahdollistaa tehokkaan ja luotettavan käyttäjätiedon siirron radioaliverkkojärjestelmän sisällä. Tämän diplomityön pääasiallinen sisältö on siirtoresurssien hallinta Iub -rajapinnan ylitse. Työssä esitellään ja selitetään siirtoverkon arkkitehtuuri. Myös kaikki Iub:ssä sijaitsevat protokollat ja toiminnalliset yksiköt jotka vaikuttavat siirtoresurssien hallintaan esitellään ja kuvataan yksityiskohtaisesti. Päähuomio on kiinnitetty sovellusprotokolliin sekä rajapinnan siirtoverkko- että radioverkkokerroksella sekä näiden protokollien väliseen vuorovaikutukseen. Kyseiset protokollat ovat Node B Application Part (NBAP) ja Access Link Control Application Part (ALCAP). Työn toteutusosassa käydään lävitse NBAP –protokollan prototyypin ja Node B Manager –toiminnallisen yksikön prototyypin implementaatio.

Three-dimensional hydrodynamic numerical modelling of fold nappe formation, basement-cover deformation and slab detachment with applications to the helvetic nappe system (W Switzerland)

Many three-dimensional (3-D) structures in rock, which formed during the deformation of the Earth's crust and lithosphere, are controlled by a difference in mechanical strength between rock units and are often the result of a geometrical instability. Such structures are, for example, folds, pinch-and-swell structures (due to necking) or cuspate-lobate structures (mullions). These struc-tures occur from the centimeter to the kilometer scale and the related deformation processes con-trol the formation of, for example, fold-and-thrust belts and extensional sedimentary basins or the deformation of the basement-cover interface. The 2-D deformation processes causing these structures are relatively well studied, however, several processes during large-strain 3-D defor-mation are still incompletely understood. One of these 3-D processes is the lateral propagation of these structures, such as fold and cusp propagation in a direction orthogonal to the shortening direction or neck propagation in direction orthogonal to the extension direction. Especially, we are interested in fold nappes which are recumbent folds with amplitudes usually exceeding 10 km and they have been presumably formed by ductile shearing. They often exhibit a constant sense of shearing and a non-linear increase of shear strain towards their overturned limb. The fold axes of the Morcles fold nappe in western Switzerland plunges to the ENE whereas the fold axes in the more eastern Doldenhorn nappe plunges to the WSW. These opposite plunge direc-tions characterize the Rawil depression (Wildstrubel depression). The Morcles nappe is mainly the result of layer parallel contraction and shearing. During the compression the massive lime-stones were more competent than the surrounding marls and shales, which led to the buckling characteristics of the Morcles nappe, especially in the north-dipping normal limb. The Dolden-horn nappe exhibits only a minor overturned fold limb. There are still no 3-D numerical studies which investigate the fundamental dynamics of the formation of the large-scale 3-D structure including the Morcles and Doldenhorn nappes and the related Rawil depression. We study the 3-D evolution of geometrical instabilities and fold nappe formation with numerical simulations based on the finite element method (FEM). Simulating geometrical instabilities caused by sharp variations of mechanical strength between rock units requires a numerical algorithm that can accurately resolve material interfaces for large differences in material properties (e.g. between limestone and shale) and for large deformations. Therefore, our FE algorithm combines a nu-merical contour-line technique and a deformable Lagrangian mesh with re-meshing. With this combined method it is possible to accurately follow the initial material contours with the FE mesh and to accurately resolve the geometrical instabilities. The algorithm can simulate 3-D de-formation for a visco-elastic rheology. The viscous rheology is described by a power-law flow law. The code is used to study the 3-D fold nappe formation, the lateral propagation of folding and also the lateral propagation of cusps due to initial half graben geometry. Thereby, the small initial geometrical perturbations for folding and necking are exactly followed by the FE mesh, whereas the initial large perturbation describing a half graben is defined by a contour line inter-secting the finite elements. Further, the 3-D algorithm is applied to 3-D viscous nacking during slab detachment. The results from various simulations are compared with 2-D resulats and a 1-D analytical solution. -- On retrouve beaucoup de structures en 3 dimensions (3-D) dans les roches qui ont pour origines une déformation de la lithosphère terrestre. Ces structures sont par exemple des plis, des boudins (pinch-and-swell) ou des mullions (cuspate-lobate) et sont présentés de l'échelle centimétrique à kilométrique. Mécaniquement, ces structures peuvent être expliquées par une différence de résistance entre les différentes unités de roches et sont généralement le fruit d'une instabilité géométrique. Ces différences mécaniques entre les unités contrôlent non seulement les types de structures rencontrées, mais également le type de déformation (thick skin, thin skin) et le style tectonique (bassin d'avant pays, chaîne d'avant pays). Les processus de la déformation en deux dimensions (2-D) formant ces structures sont relativement bien compris. Cependant, lorsque l'on ajoute la troisiéme dimension, plusieurs processus ne sont pas complètement compris lors de la déformation à large échelle. L'un de ces processus est la propagation latérale des structures, par exemple la propagation de plis ou de mullions dans la direction perpendiculaire à l'axe de com-pression, ou la propagation des zones d'amincissement des boudins perpendiculairement à la direction d'extension. Nous sommes particulièrement intéressés les nappes de plis qui sont des nappes de charriage en forme de plis couché d'une amplitude plurikilométrique et étant formées par cisaillement ductile. La plupart du temps, elles exposent un sens de cisaillement constant et une augmentation non linéaire de la déformation vers la base du flanc inverse. Un exemple connu de nappes de plis est le domaine Helvétique dans les Alpes de l'ouest. Une de ces nap-pes est la Nappe de Morcles dont l'axe de pli plonge E-NE tandis que de l'autre côté de la dépression du Rawil (ou dépression du Wildstrubel), la nappe du Doldenhorn (équivalent de la nappe de Morcles) possède un axe de pli plongeant O-SO. La forme particulière de ces nappes est due à l'alternance de couches calcaires mécaniquement résistantes et de couches mécanique-ment faibles constituées de schistes et de marnes. Ces différences mécaniques dans les couches permettent d'expliquer les plissements internes à la nappe, particulièrement dans le flanc inver-se de la nappe de Morcles. Il faut également noter que le développement du flanc inverse des nappes n'est pas le même des deux côtés de la dépression de Rawil. Ainsi la nappe de Morcles possède un important flanc inverse alors que la nappe du Doldenhorn en est presque dépour-vue. A l'heure actuelle, aucune étude numérique en 3-D n'a été menée afin de comprendre la dynamique fondamentale de la formation des nappes de Morcles et du Doldenhorn ainsi que la formation de la dépression de Rawil. Ce travail propose la première analyse de l'évolution 3-D des instabilités géométriques et de la formation des nappes de plis en utilisant des simulations numériques. Notre modèle est basé sur la méthode des éléments finis (FEM) qui permet de ré-soudre avec précision les interfaces entre deux matériaux ayant des propriétés mécaniques très différentes (par exemple entre les couches calcaires et les couches marneuses). De plus nous utilisons un maillage lagrangien déformable avec une fonction de re-meshing (production d'un nouveau maillage). Grâce à cette méthode combinée il nous est possible de suivre avec précisi-on les interfaces matérielles et de résoudre avec précision les instabilités géométriques lors de la déformation de matériaux visco-élastiques décrit par une rhéologie non linéaire (n>1). Nous uti-lisons cet algorithme afin de comprendre la formation des nappes de plis, la propagation latérale du plissement ainsi que la propagation latérale des structures de type mullions causé par une va-riation latérale de la géométrie (p.ex graben). De plus l'algorithme est utilisé pour comprendre la dynamique 3-D de l'amincissement visqueux et de la rupture de la plaque descendante en zone de subduction. Les résultats obtenus sont comparés à des modèles 2-D et à la solution analytique 1-D. -- Viele drei dimensionale (3-D) Strukturen, die in Gesteinen vorkommen und durch die Verfor-mung der Erdkruste und Litosphäre entstanden sind werden von den unterschiedlichen mechani-schen Eigenschaften der Gesteinseinheiten kontrolliert und sind häufig das Resulat von geome-trischen Istabilitäten. Zu diesen strukturen zählen zum Beispiel Falten, Pich-and-swell Struktu-ren oder sogenannte Cusbate-Lobate Strukturen (auch Mullions). Diese Strukturen kommen in verschiedenen Grössenordungen vor und können Masse von einigen Zentimeter bis zu einigen Kilometer aufweisen. Die mit der Entstehung dieser Strukturen verbundenen Prozesse kontrol-lieren die Entstehung von Gerbirgen und Sediment-Becken sowie die Verformung des Kontaktes zwischen Grundgebirge und Stedimenten. Die zwei dimensionalen (2-D) Verformungs-Prozesse die zu den genannten Strukturen führen sind bereits sehr gut untersucht. Einige Prozesse wäh-rend starker 3-D Verformung sind hingegen noch unvollständig verstanden. Einer dieser 3-D Prozesse ist die seitliche Fortpflanzung der beschriebenen Strukturen, so wie die seitliche Fort-pflanzung von Falten und Cusbate-Lobate Strukturen senkrecht zur Verkürzungsrichtung und die seitliche Fortpflanzung von Pinch-and-Swell Strukturen othogonal zur Streckungsrichtung. Insbesondere interessieren wir uns für Faltendecken, liegende Falten mit Amplituden von mehr als 10 km. Faltendecken entstehen vermutlich durch duktile Verscherung. Sie zeigen oft einen konstanten Scherungssinn und eine nicht-lineare zunahme der Scherverformung am überkipp-ten Schenkel. Die Faltenachsen der Morcles Decke in der Westschweiz fallen Richtung ONO während die Faltenachsen der östicher gelegenen Doldenhorn Decke gegen WSW einfallen. Diese entgegengesetzten Einfallrichtungen charakterisieren die Rawil Depression (Wildstrubel Depression). Die Morcles Decke ist überwiegend das Resultat von Verkürzung und Scherung parallel zu den Sedimentlagen. Während der Verkürzung verhielt sich der massive Kalkstein kompetenter als der Umliegende Mergel und Schiefer, was zur Verfaltetung Morcles Decke führ-te, vorallem in gegen Norden eifallenden überkippten Schenkel. Die Doldenhorn Decke weist dagegen einen viel kleineren überkippten Schenkel und eine stärkere Lokalisierung der Verfor-mung auf. Bis heute gibt es keine 3-D numerischen Studien, die die fundamentale Dynamik der Entstehung von grossen stark verformten 3-D Strukturen wie den Morcles und Doldenhorn Decken sowie der damit verbudenen Rawil Depression untersuchen. Wir betrachten die 3-D Ent-wicklung von geometrischen Instabilitäten sowie die Entstehung fon Faltendecken mit Hilfe von numerischen Simulationen basiert auf der Finite Elemente Methode (FEM). Die Simulation von geometrischen Instabilitäten, die aufgrund von Änderungen der Materialeigenschaften zwischen verschiedenen Gesteinseinheiten entstehen, erfortert einen numerischen Algorithmus, der in der Lage ist die Materialgrenzen mit starkem Kontrast der Materialeigenschaften (zum Beispiel zwi-schen Kalksteineinheiten und Mergel) für starke Verfomung genau aufzulösen. Um dem gerecht zu werden kombiniert unser FE Algorithmus eine numerische Contour-Linien-Technik und ein deformierbares Lagranges Netz mit Re-meshing. Mit dieser kombinierten Methode ist es mög-lich den anfänglichen Materialgrenzen mit dem FE Netz genau zu folgen und die geometrischen Instabilitäten genügend aufzulösen. Der Algorithmus ist in der Lage visko-elastische 3-D Ver-formung zu rechnen, wobei die viskose Rheologie mit Hilfe eines power-law Fliessgesetzes beschrieben wird. Mit dem numerischen Algorithmus untersuchen wir die Entstehung von 3-D Faltendecken, die seitliche Fortpflanzung der Faltung sowie der Cusbate-Lobate Strukturen die sich durch die Verkürzung eines mit Sediment gefüllten Halbgraben bilden. Dabei werden die anfänglichen geometrischen Instabilitäten der Faltung exakt mit dem FE Netz aufgelöst wäh-rend die Materialgranzen des Halbgrabens die Finiten Elemente durchschneidet. Desweiteren wird der 3-D Algorithmus auf die Einschnürung während der 3-D viskosen Plattenablösung und Subduktion angewandt. Die 3-D Resultate werden mit 2-D Ergebnissen und einer 1-D analyti-schen Lösung verglichen.

Suurnopeuskompressorin tekninen markkinoilletuonti

Diplomityössä tarkastellaan suurnopeuskompressorin kehityspolkua suurnopeusteknologian lähtökohdista prototyypiksi ja edelleen teolliseksi tuotteeksi. Työssä tarkastelun kohteena on sähköteholtaan 20….250 kW oleva, suurnopeussähkökoneella ja öljyttömillä magneettilaakereilla varustettu keskipainekompressori. Tyypillisesti kompressorin painesuhde on 1,2 … 2,4. Ko. kompressorin käyttökohteina on tarkasteltu mm. pienen kunnallisen jätevedenpuhdistamon käsittelyaltaiden ilmastusta, suuren kaupungin vastaavan puhdistuslaitoksen ilmastuskäyttöä ja teollista käyttöä lasivillatehtaan ns. linkokompressorina. Suurnopeuskompressori soveltuu hyvin rinnankytkentään ns. ryhmäohjaimen avulla, jolloin rinnan voi olla kytkettynä jopa 16 kompressoria, joiden päällä oloa optimoidaan säätöteknisesti niin, että koko laitos on kuin yksi kompressori. Työssä tarkastellaan myös kompressorin em. sovellutuksista yli kahdeksan vuoden ajalta kaupallista kohteista saatuja käyttökokemuksia. Pääsäätöisesti voi sanoa, että jokaisessa uudessa sovellutuksessa ilmenee uusia reunaehtoja ja järjestelmäkohtaisia vaatimuksia, jotka täytyy huomioida kompressorin säädössä ja ominaisparametreissa.