Control of permanent magnet linear synchronous motor in motion control applications

The aim of the thesis is to study the principles of the permanent magnet linear synchronous motor (PMLSM) and to develop a simulator model of direct force controlled PMLSM. The basic motor model is described by the traditional two-axis equations. The end effects, cogging force and friction model are also included into the final motor model. Direct thrust force control of PMLSM is described and modelled. The full system model is proven by comparison with the data provided by the motor manufacturer.

Control d'una bobinadora automàtica

Un dels problemes típics de regulació en el camp de l’automatització industrial és el control de velocitat lineal d’entrada del fil a les bobines, ja que com més gruix acumulem a igual velocitat de rotació de la bobina s’augmenta notablement la velocitat lineal d’entrada del fil, aquest desajust s’ha de poder compensar de forma automàtica per aconseguir una velocitat d’entrada constant. Aquest problema de regulació de velocitats és molt freqüent i de difícil control a la indústria on intervé el bobinat d’algun tipus de material com cablejat, fil, paper, làmines de planxa, tubs, etc... Els dos reptes i objectius principals són, primer, la regulació de la velocitat de rotació de la bobina per aconseguir una velocitat lineal del fil d’entrada, i segon, mitjançant el guiatge de l’alimentació de fil a la bobina, aconseguir un repartiment uniforme de cada capa de fil. El desenvolupament consisteix amb l’automatització i control d’una bobinadora automàtica mitjançant la configuració i programació de PLC’s, servomotors i encoders. Finalment es farà el muntatge pràctic sobre una bancada per verificar i simular el seu correcte funcionament que ha de donar solució a aquests problemes de regulació de velocitats. Com a conclusions finals s’han aconseguit els objectius i una metodologia per fer una regulació de velocitats de rotació per bobines, amb accionaments de servomotors amb polsos, i a nivell de coneixements he aconseguit dominar les aplicacions d’aquest tipus d’accionaments aplicats a construccions mecàniques.

Centralized Motion Control of a Linear Tooth Belt Drive: Analysis of the Performance and Limitations

A centralized robust position control for an electrical driven tooth belt drive is designed in this doctoral thesis. Both a cascaded control structure and a PID based position controller are discussed. The performance and the limitations of the system are analyzed and design principles for the mechanical structure and the control design are given. These design principles are also suitable for most of the motion control applications, where mechanical resonance frequencies and control loop delays are present. One of the major challenges in the design of a controller for machinery applications is that the values of the parameters in the system model (parameter uncertainty) or the system model it self (non-parametric uncertainty) are seldom known accurately in advance. In this thesis a systematic analysis of the parameter uncertainty of the linear tooth beltdrive model is presented and the effect of the variation of a single parameter on the performance of the total system is shown. The total variation of the model parameters is taken into account in the control design phase using a Quantitative Feedback Theory (QFT). The thesis also introduces a new method to analyze reference feedforward controllers applying the QFT. The performance of the designed controllers is verified by experimentalmeasurements. The measurements confirm the control design principles that are given in this thesis.

Comparison of Different Concentrated Solar Power Collector Designs and Development of a Linear Fresnel Solar Collector Model

Concentrated solar power (CSP) is a renewable energy technology, which could contribute to overcoming global problems related to pollution emissions and increasing energy demand. CSP utilizes solar irradiation, which is a variable source of energy. In order to utilize CSP technology in energy production and reliably operate a solar field including thermal energy storage system, dynamic simulation tools are needed in order to study the dynamics of the solar field, to optimize production and develop control systems. The object of this Master’s Thesis is to compare different concentrated solar power technologies and configure a dynamic solar field model of one selected CSP field design in the dynamic simulation program Apros, owned by VTT and Fortum. The configured model is based on German Novatec Solar’s linear Fresnel reflector design. Solar collector components including dimensions and performance calculation were developed, as well as a simple solar field control system. The preliminary simulation results of two simulation cases under clear sky conditions were good; the desired and stable superheated steam conditions were maintained in both cases, while, as expected, the amount of steam produced was reduced in the case having lower irradiation conditions. As a result of the model development process, it can be concluded, that the configured model is working successfully and that Apros is a very capable and flexible tool for configuring new solar field models and control systems and simulating solar field dynamic behaviour.

Finite-Sample Diagnostics for Multivariate Regressions with Applications to Linear Asset Pricing Models

In this paper, we propose several finite-sample specification tests for multivariate linear regressions (MLR) with applications to asset pricing models. We focus on departures from the assumption of i.i.d. errors assumption, at univariate and multivariate levels, with Gaussian and non-Gaussian (including Student t) errors. The univariate tests studied extend existing exact procedures by allowing for unspecified parameters in the error distributions (e.g., the degrees of freedom in the case of the Student t distribution). The multivariate tests are based on properly standardized multivariate residuals to ensure invariance to MLR coefficients and error covariances. We consider tests for serial correlation, tests for multivariate GARCH and sign-type tests against general dependencies and asymmetries. The procedures proposed provide exact versions of those applied in Shanken (1990) which consist in combining univariate specification tests. Specifically, we combine tests across equations using the MC test procedure to avoid Bonferroni-type bounds. Since non-Gaussian based tests are not pivotal, we apply the “maximized MC” (MMC) test method [Dufour (2002)], where the MC p-value for the tested hypothesis (which depends on nuisance parameters) is maximized (with respect to these nuisance parameters) to control the test’s significance level. The tests proposed are applied to an asset pricing model with observable risk-free rates, using monthly returns on New York Stock Exchange (NYSE) portfolios over five-year subperiods from 1926-1995. Our empirical results reveal the following. Whereas univariate exact tests indicate significant serial correlation, asymmetries and GARCH in some equations, such effects are much less prevalent once error cross-equation covariances are accounted for. In addition, significant departures from the i.i.d. hypothesis are less evident once we allow for non-Gaussian errors.

Accroissement de la prévalence du TDA/H, de la consommation de psychostimulants et des symptômes dépressifs : l’importance du contexte social évaluée à partir des effets d’âge, de période et de cohorte

La présente thèse de doctorat visait d’abord à valider les résultats des études antérieures démontrant un accroissement de la prévalence des problèmes de santé mentale et ensuite, à évaluer l’importance du contexte social dans l’explication des changements de prévalence, à partir des effets d’âge, de période et de cohorte. L’atteinte de ces objectifs s’est faite à partir de deux études empiriques, chacune ciblant sa propre problématique en santé mentale. La première étude, basée sur les données de l’Enquête longitudinale nationale sur les enfants et les jeunes (ELNEJ) de Statistique Canada, a permis de conclure à un accroissement réel de la prévalence du diagnostic de trouble déficitaire de l’attention/hyperactivité (TDA/H) et de la consommation de psychostimulants chez les enfants canadiens entre 1994 et 2007. Toutefois, cette tendance n’est ni constante, ni universelle, puisque des effets de période et d’âge apparaissent clairement : l’augmentation des prévalences est uniquement remarquée dans les années 2000, et survient seulement chez les enfants d’âge scolaire. L’identification d’inégalités de prévalence dues à la période historique et à l’âge des enfants souligne l’importance du contexte social dans la problématique du diagnostic de TDA/H et de la consommation de psychostimulants. La seconde étude a été réalisée à partir des données du Panel Study of Belgian Households (PSBH) et cherchait à expliquer l’accroissement des symptômes dépressifs observé ces vingt dernières années chez les adultes belges. L’utilisation de l’analyse multiniveaux longitudinale permettant la distinction des effets d’âge et des effets de cohortes a été privilégiée. Bien que l’intensité des symptômes dépressifs ait varié de manière relativement importante chez les individus au cours des années 1990, nos conclusions démontrent que les symptômes auto-rapportés de dépression sont davantage associés aux conditions de vie, qu’à la personnalité. L’augmentation résulte d’un effet de la succession des cohortes, où les individus des cohortes les plus récentes rapportent toujours une plus grande intensité de symptômes dépressifs que les individus des cohortes précédentes. Les membres d’une même cohorte de naissance partagent donc des expériences communes à un âge similaire, ce qui a un impact durable sur leurs comportements et sur leur santé mentale. De manière générale, les résultats des deux articles empiriques ont, chacun à leur manière, confirmé la réalité de l’accroissement des problèmes de santé mentale dans les sociétés occidentales contemporaines, et permis de constater que la prévalence diffère selon l’âge et la cohorte de naissance des individus, ainsi que selon la période historique, renforçant ainsi l’hypothèse de l’importance des facteurs sociaux dans l’étiologie des problèmes de santé mentale. Bien que la nature de ces facteurs n’ait pu être testée de manière directe, de nombreuses explications sociales furent tout de même proposées. À cet égard, des changements dans les normes comportementales associées à l’âge, dans les normes sociales, dans la conceptualisation des troubles mentaux, des modifications dans la sphère éducative, ainsi que des innovations pharmacologiques, médicales et technologiques constituent des explications sociales aux effets d’âge, de période et de cohorte qui ont été observés.

Conventional and Reciprocal Approaches to the Forward and Inverse Problems of Electroencephalography

Le problème inverse en électroencéphalographie (EEG) est la localisation de sources de courant dans le cerveau utilisant les potentiels de surface sur le cuir chevelu générés par ces sources. Une solution inverse implique typiquement de multiples calculs de potentiels de surface sur le cuir chevelu, soit le problème direct en EEG. Pour résoudre le problème direct, des modèles sont requis à la fois pour la configuration de source sous-jacente, soit le modèle de source, et pour les tissues environnants, soit le modèle de la tête. Cette thèse traite deux approches bien distinctes pour la résolution du problème direct et inverse en EEG en utilisant la méthode des éléments de frontières (BEM): l’approche conventionnelle et l’approche réciproque. L’approche conventionnelle pour le problème direct comporte le calcul des potentiels de surface en partant de sources de courant dipolaires. D’un autre côté, l’approche réciproque détermine d’abord le champ électrique aux sites des sources dipolaires quand les électrodes de surfaces sont utilisées pour injecter et retirer un courant unitaire. Le produit scalaire de ce champ électrique avec les sources dipolaires donne ensuite les potentiels de surface. L’approche réciproque promet un nombre d’avantages par rapport à l’approche conventionnelle dont la possibilité d’augmenter la précision des potentiels de surface et de réduire les exigences informatiques pour les solutions inverses. Dans cette thèse, les équations BEM pour les approches conventionnelle et réciproque sont développées en utilisant une formulation courante, la méthode des résidus pondérés. La réalisation numérique des deux approches pour le problème direct est décrite pour un seul modèle de source dipolaire. Un modèle de tête de trois sphères concentriques pour lequel des solutions analytiques sont disponibles est utilisé. Les potentiels de surfaces sont calculés aux centroïdes ou aux sommets des éléments de discrétisation BEM utilisés. La performance des approches conventionnelle et réciproque pour le problème direct est évaluée pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable et deux valeurs très différentes pour la conductivité du crâne. On détermine ensuite si les avantages potentiels de l’approche réciproquesuggérés par les simulations du problème direct peuvent êtres exploités pour donner des solutions inverses plus précises. Des solutions inverses à un seul dipôle sont obtenues en utilisant la minimisation par méthode du simplexe pour à la fois l’approche conventionnelle et réciproque, chacun avec des versions aux centroïdes et aux sommets. Encore une fois, les simulations numériques sont effectuées sur un modèle à trois sphères concentriques pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable. La précision des solutions inverses des deux approches est comparée pour les deux conductivités différentes du crâne, et leurs sensibilités relatives aux erreurs de conductivité du crâne et au bruit sont évaluées. Tandis que l’approche conventionnelle aux sommets donne les solutions directes les plus précises pour une conductivité du crâne supposément plus réaliste, les deux approches, conventionnelle et réciproque, produisent de grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu pour des dipôles très excentriques. Les approches réciproques produisent le moins de variations en précision des solutions directes pour différentes valeurs de conductivité du crâne. En termes de solutions inverses pour un seul dipôle, les approches conventionnelle et réciproque sont de précision semblable. Les erreurs de localisation sont petites, même pour des dipôles très excentriques qui produisent des grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu, à cause de la nature non linéaire des solutions inverses pour un dipôle. Les deux approches se sont démontrées également robustes aux erreurs de conductivité du crâne quand du bruit est présent. Finalement, un modèle plus réaliste de la tête est obtenu en utilisant des images par resonace magnétique (IRM) à partir desquelles les surfaces du cuir chevelu, du crâne et du cerveau/liquide céphalorachidien (LCR) sont extraites. Les deux approches sont validées sur ce type de modèle en utilisant des véritables potentiels évoqués somatosensoriels enregistrés à la suite de stimulation du nerf médian chez des sujets sains. La précision des solutions inverses pour les approches conventionnelle et réciproque et leurs variantes, en les comparant à des sites anatomiques connus sur IRM, est encore une fois évaluée pour les deux conductivités différentes du crâne. Leurs avantages et inconvénients incluant leurs exigences informatiques sont également évalués. Encore une fois, les approches conventionnelle et réciproque produisent des petites erreurs de position dipolaire. En effet, les erreurs de position pour des solutions inverses à un seul dipôle sont robustes de manière inhérente au manque de précision dans les solutions directes, mais dépendent de l’activité superposée d’autres sources neurales. Contrairement aux attentes, les approches réciproques n’améliorent pas la précision des positions dipolaires comparativement aux approches conventionnelles. Cependant, des exigences informatiques réduites en temps et en espace sont les avantages principaux des approches réciproques. Ce type de localisation est potentiellement utile dans la planification d’interventions neurochirurgicales, par exemple, chez des patients souffrant d’épilepsie focale réfractaire qui ont souvent déjà fait un EEG et IRM.

Analytical Investigations 0n Collapse of Cylindrical Submarine Shells

Submarine hull structure is a watertight envelope, under hydrostatic pressure when in operation. Stiffened cylindrical shells constitute the major portion of these submarine hulls and these thin shells under compression are susceptible to buckling failure. Normally loss of stability occurs at the limit point rather than at the bifurcation point and the stability analysis has to consider the change in geometry at each load step. Hence geometric nonlinear analysis of the shell forms becomes. a necessity. External hydrostatic pressure will follow the deformed configuration of the shell and hence follower force effect has to be accounted for. Computer codes have been developed based on all-cubic axisymmetric cylindrical shell finite element and discrete ring stiffener element for linear elastic, linear buckling and geometric nonIinear analysis of stiffened cylindrical shells. These analysis programs have the capability to treat hydrostatic pressure as a radial load and as a follower force. Analytical investigations are carried out on two attack submarine cylindrical hull models besides standard benchmark problems. In each case, the analysis has been carried out for interstiffener, interdeepframe and interbulkhead configurations. The shell stiffener attachment in each of this configuration has been represented by the simply supported-simply supported, clamped-clamped and fixed-fixed boundary conditions in this study. The results of the analytical investigations have been discussed and the observations and conclusions are described. Rotation restraint at the ends is influential for interstiffener and interbulkhead configurations and the significance of axial restraint becomes predominant in the interbulkhead configuration. The follower force effect of hydrostatic pressure is not significant in interstiffener and interdeepframe configurations where as it has very high detrimental effect on buckling pressure on interbulkhead configuration. The geometric nonlinear interbulkhead analysis incorporating follower force effect gives the critical value of buckling pressure and this analysis is recommended for the determination of collapse pressure of stiffened cylindrical submarine shells.

Legal Control of Fishing Industry in Kerala

This work is a study on ‘Legal Control of Fishing Industry in Kerala.Fishery and Fishery-related legislations are sought to be examined in the light of scientific opinion and judicial decisionsThis work is divided into five Part.The thrust of time Study is on the success of legislative measures in attempting to achieve socio-economic justice for the fishermen community.Fishing is more an avocation than an industry. It is basically the avocation of the artisanal or traditional fishermen who depend on it for their livelihood. As an ‘industry’, it is a generator of employment, income and wealth.The modern tendency in national legislations is to integrate legal proivisions relating to EEZ fisheries into the general fisheries legislation.Chartered fishing was introduced by the Central Government during 1977-78 to establish the abundance and distribution of fishery resources in Indian EEZ, for transfer of technology and for related purposes.Going by the provisions of Articles 61 and 62 of the U.N. Convention on the Law of the Sea, 1982, foreign fishing need be permitted in our EEZ area only if there is any surplus left after meeting our national requirements.Conservation of the renewable fishery resources should start with identification of the species, their habitats, feeding and breeding patterns, their classification and characteristics. Fishing patterns and their impact on different species and areas require to be examined and investigated.the Central Government, that the Kerala Marine Fishing Regulation Act, 1980 was passed.our traditional fishermen that our Governments in power in Kerala resorted to the appointment of Commissions after Commissions to enquire into the problems of resource management and conservation of the resources. The implementation of the recommendations of these Commissions is the need of the times.General infrastructure has increased to a certain extent in the fishery villages; but it is more the result of the development efforts of the State rather than due to increase in earnings from fishing. Fisherwomen ar e still unable to enjoy the status and role expected of them in the society and the family.Around 120 million people around the tuorld are economically dependent on fisheries. In developing countries like India, small-scale fishers are also the primary suppliers of fish, particularly for local consumption. A most important role of the fisheries sector is as a source of domestically produced food. Fish, as a food item, is a nutrient and it has great medicinal value.Consumers in our country face a dramatic rise in fish prices as our ‘fishing industry’ is linked with lucrative markets in industrial countries. Autonomy of States should be attempted to be maintained to the extent possible with the help and co-operation of the Centre. Regional co-operation of the coastal states interse and with the Centre should be attempted to be achieved under the leadership of the Centre in matters of regional concern. At time national level, a ifisheries management policy and plan should be framed in conformity with the national economic policies and plans as also keeping pace with the local and regional needs and priorities. Any such policy, plan and legislation should strive to achieve sustainability of the resources as well as support to the subsistence sector.

Some non- linear problems in theoretical physics

An immense variety of problems in theoretical physics are of the non-linear type. Non~linear partial differential equations (NPDE) have almost become the rule rather than an exception in diverse branches of physics such as fluid mechanics, field theory, particle physics, statistical physics and optics, and the construction of exact solutions of these equations constitutes one of the most vigorous activities in theoretical physics today. The thesis entitled ‘Some Non-linear Problems in Theoretical Physics’ addresses various aspects of this problem at the classical level. For obtaining exact solutions we have used mathematical tools like the bilinear operator method, base equation technique and similarity method with emphasis on its group theoretical aspects. The thesis deals with certain methods of finding exact solutions of a number of non-linear partial differential equations of importance to theoretical physics. Some of these new solutions are of relevance from the applications point of view in diverse branches such as elementary particle physics, field theory, solid state physics and non-linear optics and give some insight into the stable or unstable behavior of dynamical Systems The thesis consists of six chapters.

Drastic variation in the surface boundary layer parameters over Cochin during the annular solar eclipse: Analysis using sonic anemometer data

Atmospheric surface boundary layer parameters vary anomalously in response to the occurrence of annular solar eclipse on 15th January 2010 over Cochin. It was the longest annular solar eclipse occurred over South India with high intensity. As it occurred during the noon hours, it is considered to be much more significant because of its effects in all the regions of atmosphere including ionosphere. Since the insolation is the main driving factor responsible for the anomalous changes occurred in the surface layer due to annular solar eclipse, occurred on 15th January 2010, that played very important role in understanding dynamics of the atmosphere during the eclipse period because of its coincidence with the noon time. The Sonic anemometer is able to give data of zonal, meridional and vertical wind as well as the air temperature at a temporal resolution of 1 s. Different surface boundary layer parameters and turbulent fluxes were computed by the application of eddy correlation technique using the high resolution station data. The surface boundary layer parameters that are computed using the sonic anemometer data during the period are momentum flux, sensible heat flux, turbulent kinetic energy, frictional velocity (u*), variance of temperature, variances of u, v and w wind. In order to compare the results, a control run has been done using the data of previous day as well as next day. It is noted that over the specified time period of annular solar eclipse, all the above stated surface boundary layer parameters vary anomalously when compared with the control run. From the observations we could note that momentum flux was 0.1 Nm 2 instead of the mean value 0.2 Nm-2 when there was eclipse. Sensible heat flux anomalously decreases to 50 Nm 2 instead of the mean value 200 Nm 2 at the time of solar eclipse. The turbulent kinetic energy decreases to 0.2 m2s 2 from the mean value 1 m2s 2. The frictional velocity value decreases to 0.05 ms 1 instead of the mean value 0.2 ms 1. The present study aimed at understanding the dynamics of surface layer in response to the annular solar eclipse over a tropical coastal station, occurred during the noon hours. Key words: annular solar eclipse, surface boundary layer, sonic anemometer