Sadevälkkeen mallinnus ilmavalvontatutkajärjestelmää varten

Tutkat muodostavat Suomen rauhanajan ilmavalvonnan rungon. Ilmatilassa on lentokoneiden lisäksi paljon muitakin kohteita, jotka ilmavalvontatutka havaitsee. Naita ei toivottuja kaikuja kutsutaan välkkeeksi. Sadevälke on tilavuusvälkettä. Tämän työn tarkoituksena on löytää menetelmä tai malli, jolla voitaisiin mallintaa sadevälkkeen vaikutus ilmavalvontatutkassa. Toisaalta myös sadevälkkeen suodatus on työn keskeinen tavoite. Käytettyjä suodatusmenetelmiä olivat adaptiivinen suodatus ja doppler-suodatus. Suodinpankkiin eli doppler-suodatukseen lisättiin vielä CFAR Työn tuloksena voi todeta, että sadevälkkeen suodatus onnistui hyvin mutta itse sadevälkkeen mallintamista tulee kehittää edelleen. Työssä käytetyt menetelmät on esitetty algoritmimuodossa. Mittausaineiston keräys suoritettiin keskivalvontatutkalla ja SP-testerillä. Varsinaiset suodatuskokeet ja mallin testaus tehtiin Matlab-ohjelmistolla.

Calculation of radio electrical coverage in Medium-Wave Frequencies

The aim of this project is to accomplish an application software based on Matlab to calculate the radioelectrical coverage by surface wave of broadcast radiostations in the band of Medium Wave (WM) all around the world. Also, given the location of a transmitting and a receiving station, the software should be able to calculate the electric field that the receiver should receive at that specific site. In case of several transmitters, the program should search for the existence of Inter-Symbol Interference, and calculate the field strenght accordingly. The application should ask for the configuration parameters of the transmitter radiostation within a Graphical User Interface (GUI), and bring back the resulting coverage above a map of the area under study. For the development of this project, it has been used several conductivity databases of different countries, and a high-resolution elevation database (GLOBE). Also, to calculate the field strenght due to groundwave propagation, it has been used ITU GRWAVE program, which must be integrated into a Matlab interface to be used by the application developed.

Programació d'una aplicació gràfica per l'anàlisi de senyals usant LDB (Local Discriminant Bases) i MLDB (Modified LDB)

Tot seguit presentem un entorn per analitzar senyals de tot tipus amb LDB (Local Discriminant Bases) i MLDB (Modified Local Discriminant Bases). Aquest entorn utilitza funcions desenvolupades en el marc d’una tesi en fase de desenvolupament. Per entendre part d’aquestes funcions es requereix un nivell de coneixement avançat de processament de senyals. S’han extret dels treballs realitzats per Naoki Saito [3], que s’han agafat com a punt de partida per la realització de l’algorisme de la tesi doctoral no finalitzada de Jose Antonio Soria. Aquesta interfície desenvolupada accepta la incorporació de nous paquets i funcions. Hem deixat un menú preparat per integrar Sinus IV packet transform i Cosine IV packet transform, tot i que també podem incorporar-n’hi altres. L’aplicació consta de dues interfícies, un Assistent i una interfície principal. També hem creat una finestra per importar i exportar les variables desitjades a diferents entorns. Per fer aquesta aplicació s’han programat tots els elements de les finestres, en lloc d’utilitzar el GUIDE (Graphical User Interface Development Enviroment) de MATLAB, per tal que sigui compatible entre les diferents versions d’aquest programa. En total hem fet 73 funcions en la interfície principal (d’aquestes, 10 pertanyen a la finestra d’importar i exportar) i 23 en la de l’Assistent. En aquest treball només explicarem 6 funcions i les 3 de creació d’aquestes interfícies per no fer-lo excessivament extens. Les funcions que explicarem són les més importants, ja sigui perquè s’utilitzen sovint, perquè, segons la complexitat McCabe, són les més complicades o perquè són necessàries pel processament del senyal. Passem cada entrada de dades per part de l’usuari per funcions que ens detectaran errors en aquesta entrada, com eliminació de zeros o de caràcters que no siguin números, com comprovar que són enters o que estan dins dels límits màxims i mínims que li pertoquen.

Parametrització de contorns oberts

Un dels principals problemes quan es realitza un anàlisi de contorns és la gran quantitat de dades implicades en la descripció de la figura. Per resoldre aquesta problemàtica, s’aplica la parametrització que consisteix en obtenir d’un contorn unes dades representatives amb els mínims coeficients possibles, a partir dels quals es podrà reconstruir de nou sense pèrdues molt evidents d’informació. En figures de contorns tancats, la parametrització més estudiada és l’aplicació de la transformada discreta de Fourier (DFT). Aquesta s’aplica a la seqüència de valors que descriu el comportament de les coordenades x i y al llarg de tots els punts que formen el traç. A diferència, en els contorns oberts no es pot aplicar directament la DFT ja que per fer-ho es necessita que el valor de x i de y siguin iguals tan en el primer punt del contorn com en l’últim. Això és degut al fet que la DFT representa sense error senyals periòdics. Si els senyals no acaben en el mateix punt, representa que hi ha una discontinuïtat i apareixen oscil·lacions a la reconstrucció. L’objectiu d’aquest treball és parametritzar contorns oberts amb la mateixa eficiència que s’obté en la parametrització de contorns tancats. Per dur-ho a terme, s’ha dissenyat un programa que permet aplicar la DFT en contorns oberts mitjançant la modificació de les seqüencies de x i y. A més a més, també utilitzant el programari Matlab s’han desenvolupat altres aplicacions que han permès veure diferents aspectes sobre la parametrització i com es comporten els Descriptors El·líptics de Fourier (EFD). Els resultats obtinguts han demostrat que l’aplicació dissenyada permet la parametrització de contorns oberts amb compressions òptimes, fet que facilitarà l’anàlisi quantitatiu de formes en camps com l’ecologia, medicina, geografia, entre d’altres.

Análisis de la fiabilidad de indicadores para sistemas de seguimiento de precios en los mercados

Para este trabajo se ha desarrollado un programa en Matlab, que nos permite realizar ensayos con algunas de las herramientas fundamentales del análisis técnico. Concretamente nos hemos centrado en el “Indicador de Movimiento Direccional” de Wilder. El programa está formado por seis funciones que permiten descargar datos, hacer la simulación del indicador, ajustar automáticamente algunos de sus parámetros y presentar los resultados obtenidos en la simulación. Con los experimentos y simulaciones realizadas se ha visto la importancia de escoger adecuadamente los períodos de ±DIs (indicadores direccionales positivo y negativo) y el ADX (Average Directional Movement Index). También hemos visto que la reglas decisión apuntadas por autores de reconocido prestigio como Cava y Ortiz ,no siempre se comportan como cabría esperar. Se propone mejorar el rendimiento y la fiabilidad de este indicador Incluyendo alguna media móvil de los precios y el volumen de contratación, en los criterios de decisión. También se podría mejorar implementando un sistema para que se pudiesen autoajustar los criterios de decisión.

Programa d'anàlisi d'imatges de provetes metal·logràfiques

L’objectiu del present TFM és explorar les possibilitats del programa matemàtic MATLAB i la seva eina Entorn de Disseny d’Interfícies Gràfiques d’Usuari (GUIDE), desenvolupant un programa d’anàlisi d’imatges de provetes metal·logràfiques que es pugui utilitzar per a realitzar pràctiques de laboratori de l’assignatura Tecnologia de Materials de la titulació de Grau en Enginyeria Mecatrònica que s’imparteix a la Universitat de Vic. Les àrees d’interès del treball són la Instrumentació Virtual, la programació MATLAB i les tècniques d’anàlisi d’imatges metal·logràfiques. En la memòria es posa un èmfasi especial en el disseny de la interfície i dels procediments per a efectuar les mesures. El resultat final és un programa que satisfà tots els requeriments que s’havien imposat en la proposta inicial. La interfície del programa és clara i neta, destinant molt espai a la imatge que s’analitza. L’estructura i disposició dels menús i dels comandaments ajuda a que la utilització del programa sigui fàcil i intuïtiva. El programa s’ha estructurat de manera que sigui fàcilment ampliable amb altres rutines de mesura, o amb l’automatització de les rutines existents. Al tractar-se d’un programa que funciona com un instrument de mesura, es dedica un capítol sencer de la memòria a mostrar el procediment de càlcul dels errors que s’ocasionen durant la seva utilització, amb la finalitat de conèixer el seu ordre de magnitud, i de saber-los calcular de nou en cas que variïn les condicions d’utilització. Pel que fa referència a la programació, malgrat que MATLAB no sigui un entorn de programació clàssic, sí que incorpora eines que permeten fer aplicacions no massa complexes, i orientades bàsicament a gràfics o a imatges. L’eina GUIDE simplifica la realització de la interfície d’usuari, malgrat que presenta problemes per tractar dissenys una mica complexos. Per altra banda, el codi generat per GUIDE no és accessible, cosa que no permet modificar manualment la interfície en aquells casos en els que GUIDE té problemes. Malgrat aquests petits problemes, la potència de càlcul de MATLAB compensa sobradament aquestes deficiències.

Reconeixement de veu mitjançant xarxes neuronals

La interacció home-màquina per mitjà de la veu cobreix moltes àrees d’investigació. Es destaquen entre altres, el reconeixement de la parla, la síntesis i identificació de discurs, la verificació i identificació de locutor i l’activació per veu (ordres) de sistemes robòtics. Reconèixer la parla és natural i simple per a les persones, però és un treball complex per a les màquines, pel qual existeixen diverses metodologies i tècniques, entre elles les Xarxes Neuronals. L’objectiu d’aquest treball és desenvolupar una eina en Matlab per al reconeixement i identificació de paraules pronunciades per un locutor, entre un conjunt de paraules possibles, i amb una bona fiabilitat dins d’uns marges preestablerts. El sistema és independent del locutor que pronuncia la paraula, és a dir, aquest locutor no haurà intervingut en el procés d’entrenament del sistema. S’ha dissenyat una interfície que permet l’adquisició del senyal de veu i el seu processament mitjançant xarxes neuronals i altres tècniques. Adaptant una part de control al sistema, es podria utilitzar per donar ordres a un robot com l’Alfa6Uvic o qualsevol altre dispositiu.

Aaltovoimalaitteen toimintaperiaatteen analysointi

Diplomityö tehtiin Wello Oy:n toimeksiannosta. Wello Oy on vesi- ja tuulivoimaratkaisuihin keskittynyt yritys, joka kehittää aaltovoimalaitekonseptia. Työssä selvitettiin aaltovoimaan liittyviä ilmiöitä ja aaltovoimalaitteen mekaanista konseptia ja tehtiin arvio niiden tehokkuudesta. Työssä käytettiin kaupallisia simulointityökaluja kuten monikappaledynamiikan simulointiohjelmaa MSC.ADAMS R3:a ja yleistä matematiikka ohjelmaa Matlab Simulink:ia. Simulointimallia käytettiin arvioimaan laitteen yleistä käyttäytymistä. Lisäksi laitteen analyyttisiä malleja käytettiin laitteen toimintaperiaatteen selvitykseen. Simulointia käytettiin kelluvan laitteen mekanismin tutkimukseen. Tuloksiin pohjautuen laitteelle määriteltiin teoreettiset maksimiteho rajat ja rajoitteet, jotka vaikuttavat laitteen tehokkuuteen.

Experimento didático de quimiometria para análise exploratória de óleos vegetais comestíveis por espectroscopia no infravermelho médio e análise de componentes principais: um tutorial, parte I

This manuscript aims to show the basic concepts and practical application of Principal Component Analysis (PCA) as a tutorial, using Matlab or Octave computing environment for beginners, undergraduate and graduate students. As a practical example it is shown the exploratory analysis of edible vegetable oils by mid infrared spectroscopy.

Filtros digitais por transformadas de Fourier aplicados em eletroquímica

The electrochemical properties of micro and nano-electrodes are widely investigated due to their low faradaic and capacitive currents, leading to a new generation of smart and implantable devices. However, the current signals obtained in low-dimensional devices are strongly influenced by noise sources. In this paper, we show the evaluation of filters based on Fast Fourier Transform (FFT) and their implementation in a graphical user interface (GUI) in MATLAB®. As a case study, we evaluated an electrochemical reaction process of charge transfer via outer-sphere. Results showed successful removal of most of the noise in signals, thus proving a promising tool for low-scale measurement.

Experimento didático de quimiometria para calibração multivariada na determinação de paracetamol em comprimidos comerciais utilizando espectroscopia no infravermelho próximo: um tutorial, parte II

The aim of this manuscript was to show the basic concepts and practical application of Partial Least Squares (PLS) as a tutorial, using the Matlab computing environment for beginners, undergraduate and graduate students. As a practical example, the determination of the drug paracetamol in commercial tablets using Near-Infrared (NIR) spectroscopy and Partial Least Squares (PLS) regression was shown, an experiment that has been successfully carried out at the Chemical Institute of Campinas State University for chemistry undergraduate course students to introduce the basic concepts of multivariate calibration in a practical way.

Experimento didático de quimiometria para planejamento de experimentos: avaliação das condições experimentais na determinação espectrofotométrica de ferro II com o-fenantrolina. Um tutorial, parte III

The objective of this manuscript is to describe a practical experiment that can be employed for teaching concepts related to design of experiments using Matlab or Octave computing environment to beginners, undergraduate and graduate students. The classical experiment for determination of Fe (II) using o-phenanthroline was selected because it is easy to understand, and all the required materials are readily available in most analytical laboratories. The approach used in this tutorial is divided in two steps: first, the students are introduced to the concept of multivariate effects, how to calculate and interpret them, and the construction and evaluation of a linear model to describe the experimental domain by using a 2³ factorial design. Second, an extension of the factorial design by adding axial points is described, thereby, providing a central composite design. The quadratic model is then introduced and used to build the response surface.

Automatic evaluation and data generation for analytical chemistry instrumental analysis exercises

In general, laboratory activities are costly in terms of time, space, and money. As such, the ability to provide realistically simulated laboratory data that enables students to practice data analysis techniques as a complementary activity would be expected to reduce these costs while opening up very interesting possibilities. In the present work, a novel methodology is presented for design of analytical chemistry instrumental analysis exercises that can be automatically personalized for each student and the results evaluated immediately. The proposed system provides each student with a different set of experimental data generated randomly while satisfying a set of constraints, rather than using data obtained from actual laboratory work. This allows the instructor to provide students with a set of practical problems to complement their regular laboratory work along with the corresponding feedback provided by the system's automatic evaluation process. To this end, the Goodle Grading Management System (GMS), an innovative web-based educational tool for automating the collection and assessment of practical exercises for engineering and scientific courses, was developed. The proposed methodology takes full advantage of the Goodle GMS fusion code architecture. The design of a particular exercise is provided ad hoc by the instructor and requires basic Matlab knowledge. The system has been employed with satisfactory results in several university courses. To demonstrate the automatic evaluation process, three exercises are presented in detail. The first exercise involves a linear regression analysis of data and the calculation of the quality parameters of an instrumental analysis method. The second and third exercises address two different comparison tests, a comparison test of the mean and a t-paired test.

CHEMOSTAT, UM SOFTWARE GRATUITO PARA ANÁLISE EXPLORATÓRIA DE DADOS MULTIVARIADOS

The objective of this work was to develop a free access exploratory data analysis software application for academic use that is easy to install and can be handled without user-level programming due to extensive use of chemometrics and its association with applications that require purchased licenses or routines. The developed software, called Chemostat, employs Hierarchical Cluster Analysis (HCA), Principal Component Analysis (PCA), intervals Principal Component Analysis (iPCA), as well as correction methods, data transformation and outlier detection. The data can be imported from the clipboard, text files, ASCII or FT-IR Perkin-Elmer “.sp” files. It generates a variety of charts and tables that allow the analysis of results that can be exported in several formats. The main features of the software were tested using midinfrared and near-infrared spectra in vegetable oils and digital images obtained from different types of commercial diesel. In order to validate the software results, the same sets of data were analyzed using Matlab© and the results in both applications matched in various combinations. In addition to the desktop version, the reuse of algorithms allowed an online version to be provided that offers a unique experience on the web. Both applications are available in English.

Thermal modelling of semiconductor switches in three-level Neutral Point Clamped Medium Voltage DTC-inverter

The aim of this thesis is to investigate the thermal loading of medium voltage three-level NPC inverter’s semiconductor IGCT switches in different operation points. The objective is to reach both a fairly accurate off-line simulation program and also so simple a simulation model that its implementation into an embedded system could be reasonable in practice and a real time use should become feasible. Active loading limitation of the inverter can be realized with a thermal model which is practical in a real time use. Determining of the component heating has been divided into two parts; defining of component losses and establishing the structure of a thermal network. Basics of both parts are clarified. The simulation environment is Matlab-Simulink. Two different models are constructed – a more accurate one and a simplified one. Potential simplifications are clarified with the help of the first one. Simplifications are included in the latter model and the functionalities of both models are compared. When increasing the calculation time step a decreased number of considered components and time constants of the thermal network can be used in the simplified model. Heating of a switching component is dependent on its topological position and inverter’s operation point. The output frequency of the converter defines mainly which one of the switching components is – because of its losses and heating – the performance limiting component of the converter. Comparison of results given by different thermal models demonstrates that with larger time steps, describing of fast occurring switching losses becomes difficult. Generally articles and papers dealing with this subject are written for two-level inverters. Also inverters which apply direct torque control (DTC) are investigated rarely from the heating point of view. Hence, this thesis completes the former material.