Steady-State Stability of Current Mode Active-Clamp ZVS DC-DC Converters

Active-clamp dc-dc converters are pulsewidth-modulated converters having two switches featuring zero-voltage switching at frequencies beyond 100 kHz. Generalized equivalent circuits valid for steady-state and dynamic performance have been proposed for the family of active-clamp converters. The active-clamp converter is analyzed for its dynamic behavior under current control in this paper. The steady-state stability analysis is presented. On account of the lossless damping inherent in the active-clamp converters, it appears that the stability region in the current-controlled active-clamp converters get extended for duty ratios, a little greater than 0.5, unlike in conventional hard-switched converters. The conventional graphical approach fails to assess the stability of current-controlled active-clamp converters due to the coupling between the filter inductor current and resonant inductor current. An analysis that takes into account the presence of the resonant elements is presented to establish the condition for stability. This method correctly predicts the stability of the current-controlled active-clamp converters. A simple expression for the maximum duty cycle for subharmonic free operation is obtained. The results are verified experimentally.

Sosiaalisen elämän persoonallis-onttinen luonne : Tutkielma Lutherin alkutilaopista

Tämän tutkimuksen tehtävänä oli selvittää, ovatko sosiaaliset järjestykset Martti Lutherin (1483-1546) mukaan Jumalan erityisesti asettamia. Johdannossa luotiin katsaus moderniin Luther-tutkimukseen. Aikaisemmassa tutkimuksessa havaittiin vallitsevan erimielisyyttä siitä, ovatko sosiaaliset järjestykset Jumalan erityisesti asettamia luomisjärjestyksiä (Schöpfungsordnungen), vai ovatko ne Jumalasta vain välillisesti riippuvaisia, järjen vapaasti muutettavissa olevia sosiaalisen elämän muotoja. Lutherin mukaan ihmisen elämälle on luonteenomaista osallisuus kolmesta sosiaalisesta järjestyksestä. Liittyen keskiaikaiseen käsitykseen Luther puhuu kirkon (ecclesia), perheen (oeconomia) ja yhteiskunnan (politia) järjestyksistä, joista kaksi edellistä olivat olemassa jo alkutilassa. Yhteiskunta sai alkunsa vasta syntiinlankeemuksen jälkeen. Tässä tutkimuksessa ihmisen sosiaalisen elämän tarkastelu rajattiin koskemaan alkutilan sosiaalisia järjestyksiä. Tutkimus suoritettiin kaksiosaisesti. Ensimmäisessä pääjaksossa selvitettiin, minkälainen ontologinen luonne ihmisen sosiaalisella elämällä on. Luther ymmärtää teologian tehtävän kaksiosaisesti Jumalan ja ihmisen tuntemiseksi (cognitio Dei et hominis). Teologia ja erityisesti Raamattu sisältävät Lutherin mukaan luonnon kaikkia aspekteja koskevaa tietoa. Tästä syystä immanenttiin todellisuuteen kuuluvien sosiaalisten järjestysten rajaaminen teologisen tiedon ulkopuolelle ei ole perusteltua. Karl Hollin Luther-tulkinnan tavoin tutkimuksessa havaittiin, että ihmisen ja Jumalan suhde perustuu tahdonyhteyteen, josta seuraa ihmisessä Jumalan sana vaikutuksesta syntyvä usko. Tahdonyhteyden johdosta ihminen tulee osalliseksi Jumalan persoonallisista ominaisuuksista siten, että Jumalan mielenliikkeet heijastuvat ihmisen psyykkisiin ominaisuuksiin. Erityisesti tahdon ja järjen alueilla tapahtuvaa partisipaatiota jumalalliseen luontoon voidaan luonnehtia persoonallis-onttiseksi. Persoonallis-onttinen partisipaatio vaikuttaa sekä ihmisen yksilölliseen elämäntodellisuuteen Jumalan kuvana (imago Dei) että yhteisölliseen elämäntodellisuuteen sosiaalisissa järjestyksissä. Toisessa pääjaksossa havaittiin, että kirkko ja perhe ovat Jumalan erityisillä asetussanoilla perustamia sosiaalisia järjestyksiä, joita voidaan kutsua luomisjärjestyksiksi. Sosiaalisina järjestyksinä kirkko ja perhe eivät kuulu Jumalan inhimilliselle järjelle antaman valtuutuksen (mandatum Dei) piiriin. Saman luonteiseen Jumalan käskyyn (mandatum) perustuva kirkko on järjestys (institutio), joka antaa Jumalan sanan voimalla ihmisen "juopuneelle" mielelle muodon (forma). Kirkko ylläpitää ihmisen persoonallis-onttista partisipaatiota sakramentin ja saarnan välityksellä. Jumalanpalveluksesta Jumala puhuttelee ihmistä inhimillisellä kielellä, antaen muodon sekä ihmisen uskolle että immanentit elämänalueet käsittävälle ulkoiselle kuuliaisuudelle. Sosiaaliset normit syntyvät, kun Jumala puhuttelee ihmistä kirkossa. Perheen havaittiin olevan Jumalan asettama sosiaalinen järjestys (institutio), jonka piiriin kuuluvat miehen ja naisen välisen avioliiton lisäksi taloudellinen toiminta ja kasvatus. Avioliitto on luonteeltaan pyhä ja Jumalan käskyyn perustuva. Perhe mahdollistaa ihmisen lisääntymisen, antaen ulkoiselle työlle ja lasten kasvatukselle sosiaalisen struktuurin. Perheen piiriin kuuluva elämä on riippuvainen kirkosta, sillä jumalanpalveluksen ja saarnaviran välittämä Jumalan sana antaa perheessä tapahtuvalle ulkoiselle kuuliaisuudelle muodon. Perhe on riippuvainen persoonallis-onttisesta partisipaatiosta. Tämä ilmenee myös siten, että langenneessa tilassa perhettä koskeva tieto on riippuvainen teologiasta.

Oppineiden talossa : Helsingin yliopiston slavistien kansainväliset verkostot Suomen Yliopistollisen Avustuskomitean toiminnan yhteydessä vuosina 1921-1925.

Tutkimuksessani tarkastelen kolmen Helsingin yliopiston slavistin, kirjastonhoitaja Andrei Igelströmin, kansan-runoudentutkija Viljo Johannes Mansikan ja kielentutkija Jooseppi Julius Mikkolan, kansainvälisiä tieteellisiä ja poliittisia verkostoja. Nämä verkostot muodostuivat venäläisten tiedemiesten avustamiseksi perustetun Suomen Yliopistollisen Avustuskomitean kansainvälisen toiminnan ja siihen keskeisesti liittyneiden venäläisten tieteellisten julkaisujen välityksen ja Helsingin yliopiston konsistorin alaisen Venäläisten kirjaston ostohankkeen ympärille vuosina 1921-1925. Tutkimuksessani olen pyrkinyt vastamaan kysymyksiin: Millaista kansainvälistä tieteellistä ja poliittista yh-teistyötä suomalaiset slavistit Avustuskomitean yhteydessä harjoittivat? Millaisia tavoitteita Igelström, Mansikka ja Mikkola asettivat Suomen Yliopistollisen Avustuskomitean toiminnalle? Millaisia poliittisia ja tieteellisiä toimintamuotoja Avustuskomitea slavistien ohjaamana sai, mitä ulkopuolisia tavoitteita avustustoimintaan liittyi, ja lopulta miten Avustuskomitean toiminta heijasteli kansainvälisen tieteellisen yhteistyön muutosta uudessa valtiollisessa tilanteessa 1920-luvun alussa? Aihettani olen jäsentänyt verkosto-käsitteen ja verkostoteorian mallien avulla. Keskeisiä lähteitä ovat olleet Igelströmin, Mansikan ja Mikkolan Avustusko-miteaa käsittelevä kirjeenvaihto, Avustuskomitean kirjanpito ja avustustoimintaan osallistuneiden yhteisöjen julkaisemattomat ja julkaistut raportit sekä muistiot. Tutkimuksessa on käytetty historiantutkimuksen mene-telmiä, ja se liittyy Helsingin yliopiston slaavilaisen filologian oppiaineen ja Venäläisen kirjaston historiaan. Tutkimus osoitti Igelströmin, Mansikan ja Mikkolan kansainvälisten tieteellisten verkostojen olleen ratkaisevassa asemassa Suomen Yliopistollisen Avustuskomitean muodostamisessa ja kansainvälisen avustustoiminnan järjestämisessä. Tieteellisistä verkostoista keskeisessä asemassa oli Pietarin Tiedeakatemian tieteellisten julkaisuiden myynti ja vaihto. Painotuotteiden vaihto länsimaisten tieteellisten instituuttien kanssa järjestettiin Venäläisen kirjaston ja sen kirjastonhoitajan Andrei Igelströmin välityksellä. Vuosina 1921 1923 Igelströmin hallinnoima vaihtokeskus oli kansainvälisesti ainutlaatuinen ja rakensi uudelleen tieteellisen yhteistyön Suomen ja Venäjän välille sekä loi edellytyksiä kansainvälisen tiedeyhteistyön elvyttämiselle venäläisen tiedeyhteisön kanssa. Poliittisten verkostojen näkökulmasta suomalaisten slavistien kontaktit T ekkoslovakian ulko-asianhallinnon kanssa paljastuivat läheisiksi ja yhteistyö ulottui avustustoiminnan lisäksi myös Suomen kau-pallisten etujen edistämiseen ja kysymykseen venäläisten emigranttien asemasta T ekkoslovakiassa 1920-luvun alkuvuosina. Venäläisten emigranttien asema Prahassa ja Suomen Yliopistollisen Avustuskomitean välinen yhteys konkretisoitui Venäläisen kirjaston ostohankkeessa. Kirjastonostohankkeen syyksi on tässä tutkimuksessa osoitettu T ekkoslovakian ulkoasianhallinnon action russe -politiikka ja T ekkoslovakian valtion pyrkimys luoda edellytyksiä uudelle tieteelliselle orientaatiolle, johon slavistisen tutkimuksen ja kielitieteiden kehitys 1920-luvun Prahassa liittyivät. Aloitteentekijöiksi kirjastonostohankkeeseen on osoitettu Helsingissä ja Prahassa toiminut ukrainalainen emigrantti Vladimir Tukalevski, joka yhdessä Igelströmin ja T ekkoslovakian varaulkoasiain-ministerin Václav Girsan kanssa suunnitteli Venäläisen kirjaston ostamista ja sen siirtämistä Prahaan.

Kehittämistutkimus: Tieto- ja viestintätekniikkaa kemian opetukseen

The main aim of the present study was to develop information and communication technology (ICT) based chemistry education. The goals for the study were to support meaningful chemistry learning, research-based teaching and diffusion of ICT innovations. These goals were used as guidelines that form the theoretical framework for this study. This Doctoral Dissertation is based on eight-stage research project that included three design researches. These three design researches were scrutinized as separate case studies in which the different cases were formed according to different design teams: i) one researcher was in charge of the design and teachers were involved in the research process, ii) a research group was in charge of the design and students were involved in the research process, and iii) the design was done by student teams, the research was done collaboratively, and the design process was coordinated by a researcher. The research projects were conducted using mixed method approach, which enabled a comprehensive view on education design. In addition, the three central areas of design research: problem analysis, design solution and design process were included in the research, which was guided by the main research questions formed according to these central areas: 1) design solution: what kind of elements are included in ICT-based learning environments that support meaningful chemistry learning and diffusion of innovation, 2) problem analysis: what kind of new possibilities the designed learning environments offer for the support of meaningful chemistry learning, and 3) design process: what kind of opportunities and challenges does collaboration bring to the design of ICT-based learning environments? The main research questions were answered according to the analysis of the survey and observation data, six designed learning environments and ten design narratives from the three case studies. Altogether 139 chemistry teachers and teacher students were involved in the design processes. The data was mainly analysed by methods of qualitative content analysis. The first main result from the study give new information on the meaningful chemistry learning and the elements of ICT-based learning environment that support the diffusion of innovation, which can help in the development of future ICT-education design. When the designed learning environment was examined in the context of chemistry education, it was evident that an ICT-based chemistry learning environment supporting the meaningful learning of chemistry motivates the students and makes the teacher s work easier. In addition, it should enable the simultaneous fulfilment of several pedagogical goals and activate higher-level cognitive processes. The learning environment supporting the diffusion of ICT innovation is suitable for Finnish school environment, based on open source code, and easy to use with quality chemistry content. According to the second main result, new information was acquired about the possibilities of ICT-based learning environments in supporting meaningful chemistry learning. This will help in setting the goals for future ICT education. After the analysis of design solutions and their evaluations, it can be said that ICT enables the recognition of all elements that define learning environments (i.e. didactic, physical, technological and social elements). The research particularly demonstrates the significance of ICT in supporting students motivation and higher-level cognitive processes as well as versatile visualization resources for chemistry that ICT makes possible. In addition, research-based teaching method supports well the diffusion of studied innovation on individual level. The third main result brought out new information on the significance of collaboration in design research, which guides the design of ICT education development. According to the analysis of design narratives, it can be said that collaboration is important in the execution of scientifically reliable design research. It enables comprehensive requirement analysis and multifaceted development, which improves the reliability and validity of the research. At the same time, it sets reliability challenges by complicating documenting and coordination, for example. In addition, a new method for design research was developed. Its aim is to support the execution of complicated collaborative design projects. To increase the reliability and validity of the research, a model theory was used. It enables time-pound documenting and visualization of design decisions that clarify the process. This improves the reliability of the research. The validity of the research is improved by requirement definition through models. This way learning environments that meet the design goals can be constructed. The designed method can be used in education development from comprehensive to higher level. It can be used to recognize the needs of different interest groups and individuals with regard to processes, technology and substance knowledge as well as interfaces and relations between them. The developed method has also commercial potential. It is used to design learning environments for national and international market.

Tyttöjen oma tila. Somalialaistaustaisten nuorten draamaprojekti Helsingissä monikulttuurisen lapsuuden näkökulmasta.

Pro Gradu tarkastelee somalialaistaustaisista tytöstä muodostuneen draamaryhmän harjoitusprosessia ja esitystä antropologisen teatteri- ja esitystutkimuksen valossa. Tutkimuskohteena on Kassandara ry:n järjestämä monikulttuurinen tyttöjen draamatoiminta helsinkiläisen lähiön asukastilalla. Tutkimuksen aiheena ovat draamaprosessin sosiaaliset merkitykset sekä draaman tarinan merkitys monikulttuurisen lapsuuden näkökulmasta. Aineisto koostuu osallistuvasta havainnoinnista ja teemahaastatteluista. Työ analysoi draamaprosessin sosiaalisia ja yhteisöllisiä merkityksiä. Aineistoa tarkastellaan sukupuolisen segregaation sekä toimijuuden ja sen mahdollistumisen näkökulmista. Toimijuutta lähestytään Victor Turnerin liminaalisuus -käsitteen avulla sekä liminoidisena toimintana, joka mahdollistaa kapmoinnin ja kulttuuristen vaihtoehtojen tutkimisen. Draamakerho määritellään tyttöjen omaksi fyysiseksi ja ajalliseksi tilaksi. Näkökulmaa laajennetaan tytöistä heidän äiteihinsä, joita käsitellään vanhempina ja esityksen katsojina. Lisäksi analyysi kohdentuu teatteriesitykseen liittyviin lisärakenteisiin, kuten haijoitusjaksoon, esitykseen valmistautumiseen ja esityksen jälkeiseen tapahtumaan, josta aineistossa muodostui äitien ja tyttärien yhteinen juhla. Työssä tutkitaan myös draamaryhmän luoman fiktiivisen tarinan merkityksiä monikulttuurisen lapsuuden näkökulmasta. Tutkimus tarkastelee draaman ja sen tekijöiden kokemusmaailman suhdetta. Teatteri käyttää todellista elämää raakamateriaalinaan ja päinvastoin. Tutkimus lähestyy teatteria tilana, jossa todellisuuden ilmiöitä tai ongelmia voidaan tutkia ja tarkastella turvallisesti fiktion suojassa. Richard Schechnerin käsite käyttäytymisen toisinto kuvaa olemassa olevaa käytöstä, joka toimii mallina esitystilanteessa. Turnerin ja Schechner ovat yhdessä hahmotelleet ajatusta sosiaalisen elämän toimintojen käyttämisestä raakamateriaalina esteettisen draaman luomisessa. Tulkintakehyksenä sovelletaan Jean Rouchin antropologisen elokuvan etnofiktio -menetelmän lähestymistapaa. Etnofiktiossa tutkittavat henkilöt improvisoivat kameralle kohtauksia vastaavia ryhmiä edustavien fiktiivisten päähenkilöiden elämistä. Keskusteluun liitetään Johannes Sjöberg ajatuksia etnofiktion-menetelmän mahdollisuuksista tarkastella ongelmia ja niiden ratkaisuhorisontteja. Monikulttuuriset nuoret ovat usein ikä- ja kansalaisuuskategorioiden välimaastossa, jolloin taustatekijöillä sekä kontekstilla on erityinen merkitys toimijuudelle ja sen mahdollistumiselle. Toiminta kiinnittyy ennen kaikkea ihmissuhteiden verkkoon. Teatteri ja sen lisärakenteet vahvistavat tekijöidensä sekä katsojiensa sosiaalisuutta kuin myös yhteisöllisyyttä. Tyttöjen transkulttuurinen lapsuus heijastui tarinaan, johon materiaalia kumpusi kolmesta osittain keskenään sekoittuneesta alueesta: koti, kouluja elokuvallinen haavetodellisuus. Tutkimus vahvisti ajatusta, että draamaa tehdessään ihmiset käyttävät arkielämän kokemusmaailmaansa raakamateriaalinaan Teatteriesityksillä on erityistä merkitystä kulttuurin ilmaisijoina. Teatteri kehystää ja kontrolloi ihmisten vuorovaikutuksen ongelmallisimpia tilanteita. Draaman avulla kerrotaan omien ja muiden kokemuksiin pohjautuvia tarinoita, joiden kautta yritetään ymmärtää ympäröivää maailmaa.

Compressive behavior and fracture features of rubber bearing glass-epoxy composites exposed to aqueous media

Epoxy systems containing HTBN rubber material and reinforced with E-glass fibres, exposed to a fixed time duration in three separate media were subjected to compressive mode of deformation. The yield stress and fractographic features noted on the compression failed samples are reported in this work. The experiment reveals that the seawater exposed sample exhibits a drop in strength compared to dry (unexposed) sample. This kind of drop is maintained if the media is changed from seawater to distilled water. When HCl is included in seawater. the experiment shows a small rise in strength value. These changes have been attributed to various factors like medium ingress into samples assisting interface failure, the larger-sized Cl- influencing the extent of diffusion of medium into system and finally their participation in the deformation phenomena. The fractographic features reveal interface separations that show either scattered debris or a cleaner surface or display a whitish-coated matrix region depending on whether the tests are done on unexposed samples or on ones following the immersion in the media.

Aromatic, microporous polymer networks with high surface area generated in Friedel-Crafts-type polycondensations

A series of novel, microporous polymer networks (MPNs) have been generated in a simple, acid catalysed Friedel-Crafts-type self-condensation of A(2)B(2)- and A(2)B(4)-type fluorenone monomers. Two A2B4-type monomers with 2,7-bis(N, N-diphenylamino) A or 2,7-bis [4-(N, N-diphenylamino) phenyl] D substitution of the fluorenone cores lead to MPNs with high S(BET) surface areas of up to 1400 m(2) g(-1). Two MPNs made of binary monomer mixtures showed the highest Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface areas S(BET) of our series (SBET of up to 1800 m(2) g(-1)) after washing the powdery samples with supercritical carbon dioxide. Total pore volumes of up to 1.6 cm(3) g(-1) have been detected. It is observed that the substitution pattern of the monomers is strongly influencing the resulting physicochemical properties of the microporous polymer networks (MPNs).

Multi-agent Search using Voronoi partitions

This paper addresses the problem of multiagent search in an unknown environment. The agents are autonomous in nature and are equipped with necessary sensors to carry out the search operation. The uncertainty, or lack of information about the search area is known a priori as a probability density function. The agents are deployed in an optimal way so as to maximize the one step uncertainty reduction. The agents continue to deploy themselves and reduce uncertainty till the uncertainty density is reduced over the search space below a minimum acceptable level. It has been shown, using LaSalle’s invariance principle, that a distributed control law which moves each of the agents towards the centroid of its Voronoi partition, modified by the sensor range leads to single step optimal deployment. This principle is now used to devise search trajectories for the agents. The simulations were carried out in 2D space with saturation on speeds of the agents. The results show that the control strategy per step indeed moves the agents to the respective centroid and the algorithm reduces the uncertainty distribution to the required level within a few steps.

Length of near-wall plumes in turbulent convection

We present planforms of line plumes formed on horizontal surfaces in turbulent convection, along with the length of line plumes measured from these planforms, in a six decade range of Rayleigh numbers (10(5) < Ra < 10(11)) and at three Prandtl numbers (Pr = 0.7, 5.2, 602). Using geometric constraints on the relations for the mean plume spacings, we obtain expressions for the total length of near-wall plumes on horizontal surfaces in turbulent convection. The plume length per unit area (L(p)/A), made dimensionless by the near-wall length scale in turbulent convection (Z(w)), remains constant for a given fluid. The Nusselt number is shown to be directly proportional to L(p)H/A for a given fluid layer of height H. The increase in Pr has a weak influence in decreasing L(p)/A. These expressions match the measurements, thereby showing that the assumption of laminar natural convection boundary layers in turbulent convection is consistent with the observed total length of line plumes. We then show that similar relationships are obtained based on the assumption that the line plumes are the outcome of the instability of laminar natural convection boundary layers on the horizontal surfaces.

Damping of Sands for Varying Saturation

A series of resonant column tests have been performed in the torsional mode of vibration to assess the effect of saturation, starting from the near dry state to the fully saturated state, on the damping ratio of sands corresponding to the threshold strain level. Tests were carried out on three different gradations of sand for various combinations of relative density and effective confining pressure. For fine sands, a certain optimum degree of saturation exists at which the damping ratio minimizes; it is known that a decrease in Sr from a fully saturated state leads to a continuous increase in the matric suction. With an increase in the relative density, the optimum degree of saturation for fine sand increases marginally from 1.38 to 1.49%, but does not show any dependency on the effective confining pressure. In contrast, the minimum values of the damping ratio for medium and coarse sands are found to always correspond to the near dry state. The damping ratio decreases continuously with increases in relative density and effective confining pressure. The threshold strain level has been found to decrease continuously with increases in relative density and effective confining pressure. (C) 2013 American Society of Civil Engineers.

Improvement of electrical conductivity in Pb0.96-yMn0.04SnyTe alloys for high temperature thermoelectric applications

Lead-tin-telluride is a well-known thermoelectric material in the temperature range 350-750 K. Here, this alloy doped with manganese (Pb0.96-yMn0.04SnyTe) was prepared for different amounts of tin. X-ray diffraction showed a decrease of the lattice constant with increasing tin content, which indicated solid solution formation. Microstructural analysis showed a wide distribution of grain sizes from <1 mu m to 10 mm and the presence of a SnTe rich phase. All the transport properties were measured in the range of 300-720 K. The Seebeck coefficient showed that all the samples were p-type indicating holes as dominant carriers in the measurement range. The magnitude increased systematically on reduction of the Sn content due to possible decreasing hole concentration. Electrical conductivity showed the degenerate nature of the samples. Large values of the electrical conductivity could have possibly resulted from a large hole concentration due to a high Sn content and secondly, due to increased mobility by sp-d orbital interaction between the Pb1-ySnyTe sublattice and the Mn2+ ions. High thermal conductivity was observed due to higher electronic contribution, which decreased systematically with decreasing Sn content. The highest zT = 0.82 at 720 K was obtained for the alloy with the lowest Sn content (y = 0.56) due to the optimum doping level.