An Experimental Multimedia Process Control Room

The centralised control rooms of large industrial plants have separated people from the processes they should control. Perception is restricted mainly to the visual sense. Only telephone or radio links provide narrow-band voice communication with maintenance personnel down in the plant. Multimedia equipment can perceptionally bring back the operator into the plant while bodily keeping him the comfortable and safe control room. This involves video and audio transmission from process components as well as sights and sounds artificially generated from measurements. Groupware systems support inter-action between operators, engineers, and managers in different plants. With support from the German government, the state of Hessen, and industrial companies the Laboratory for Systems Engineering and Human-Machine Systems at the University of Kassel establishes an Experimental Multimedia Process Control Room. Core of this set-up are two high-performance graphics workstations linked to one of several process or vehicle simulators. Multimedia periphery includes video and teleconferencing equipment and a vibration and sound generation system.

Die aeroelastische Stabilitätsanalyse – ein praxisnaher Ansatz zur intervalltheoretischen Betrachtung von Modellierungsunsicherheiten am Flugzeug

Die Untersuchung des dynamischen aeroelastischen Stabilitätsverhaltens von Flugzeugen erfordert sehr komplexe Rechenmodelle, welche die wesentlichen elastomechanischen und instationären aerodynamischen Eigenschaften der Konstruktion wiedergeben sollen. Bei der Modellbildung müssen einerseits Vereinfachungen und Idealisierungen im Rahmen der Anwendung der Finite Elemente Methode und der aerodynamischen Theorie vorgenommen werden, deren Auswirkungen auf das Simulationsergebnis zu bewerten sind. Andererseits können die strukturdynamischen Kenngrößen durch den Standschwingungsversuch identifiziert werden, wobei die Ergebnisse Messungenauigkeiten enthalten. Für eine robuste Flatteruntersuchung müssen die identifizierten Unwägbarkeiten in allen Prozessschritten über die Festlegung von unteren und oberen Schranken konservativ ermittelt werden, um für alle Flugzustände eine ausreichende Flatterstabilität sicherzustellen. Zu diesem Zweck wird in der vorliegenden Arbeit ein Rechenverfahren entwickelt, welches die klassische Flatteranalyse mit den Methoden der Fuzzy- und Intervallarithmetik verbindet. Dabei werden die Flatterbewegungsgleichungen als parameterabhängiges nichtlineares Eigenwertproblem formuliert. Die Änderung der komplexen Eigenlösung infolge eines veränderlichen Einflussparameters wird mit der Methode der numerischen Fortsetzung ausgehend von der nominalen Startlösung verfolgt. Ein modifizierter Newton-Iterations-Algorithmus kommt zur Anwendung. Als Ergebnis liegen die berechneten aeroelastischen Dämpfungs- und Frequenzverläufe in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit mit Unschärfebändern vor.

Electronic origin of bond softening and hardening in femtosecond-laser-excited magnesium

Many ultrafast structural phenomena in solids at high fluences are related to the hardening or softening of particular lattice vibrations at lower fluences. In this paper we relate femtosecond-laser-induced phonon frequency changes to changes in the electronic density of states, which need to be evaluated only in the electronic ground state, following phonon displacement patterns. We illustrate this relationship for a particular lattice vibration of magnesium, for which we—surprisingly—find that there is both softening and hardening as a function of the femtosecond-laser fluence. Using our theory, we explain these behaviours as arising from Van Hove singularities: We show that at low excitation densities Van Hove singularities near the Fermi level dominate the change of the phonon frequency while at higher excitations Van Hove singularities that are further away in energy also become important. We expect that our theory can as well shed light on the effects of laser excitation of other materials.

Structural Dynamics Model of a Cartesian Robot

Methods are developed for predicting vibration response characteristics of systems which change configuration during operation. A cartesian robot, an example of such a position-dependent system, served as a test case for these methods and was studied in detail. The chosen system model was formulated using the technique of Component Mode Synthesis (CMS). The model assumes that he system is slowly varying, and connects the carriages to each other and to the robot structure at the slowly varying connection points. The modal data required for each component is obtained experimentally in order to get a realistic model. The analysis results in prediction of vibrations that are produced by the inertia forces as well as gravity and friction forces which arise when the robot carriages move with some prescribed motion. Computer simulations and experimental determinations are conducted in order to calculate the vibrations at the robot end-effector. Comparisons are shown to validate the model in two ways: for fixed configuration the mode shapes and natural frequencies are examined, and then for changing configuration the residual vibration at the end of the mode is evaluated. A preliminary study was done on a geometrically nonlinear system which also has position-dependency. The system consisted of a flexible four-bar linkage with elastic input and output shafts. The behavior of the rocker-beam is analyzed for different boundary conditions to show how some limiting cases are obtained. A dimensional analysis leads to an evaluation of the consequences of dynamic similarity on the resulting vibration.

Design and Implementation of a Flexible Robot

This robot has low natural frequencies of vibration. Insights into the problems of designing joint and link flexibility are discussed. The robot has three flexible rotary actuators and two flexible, interchangeable links, and is controlled by three independent processors on a VMEbus. Results from experiments on the control of residual vibration for different types of robot motion are presented. Impulse prefiltering and slowly accelerating moves are compared and shown to be effective at reducing residual vibration.

Fabrication of Controlled Release Devices Using Supercritical Antisolvent Method

In this study, the supercritical antisolvent with enhanced mass transfer method (SASEM) is used to fabricate micro and nanoparticles of biocompatible and biodegradable polymer PLGA (poly DL lactide co glycolic acid). This process may be extended to the encapsulation of drugs in these micro and nanoparticles for controlled release purposes. Conventional supercritical antisolvent (SAS) process involves spraying a solution (organic solvent + dissolved polymer) into supercritical fluid (CO[subscript 2]), which acts as an antisolvent. The high rate of mass transfer between organic solvent and supercritical CO[subscript 2] results in supersaturation of the polymer in the spray droplet and precipitation of the polymer as micro or nanoparticles occurs. In the SASEM method, ultrasonic vibration is used to atomize the solution entering the high pressure with supercritical CO[subscript 2]. At the same time, the ultrasonic vibration generated turbulence in the high pressure vessel, leading to better mass transfer between the organic solvent and the supercritical CO₂. In this study, two organic solvents, acetone and dichloromethane (DCM) were used in the SASEM process. Phase Doppler Particle Analyzer (PDPA) was used to study the ultrasonic atomization of liquid using the ultrasonic probe for the SASEM process. Scanning Electron Microscopy (SEM) was used to study the size and morphology of the polymer particles collected at the end of the process.

Study on Granular Dynamics in Vertically Vibrated Beds using Tracking Technique

The study of granular material is of great interest to many researchers in both engineering and science communities. The importance of such a study derives from its complex rheological character and also its significant role in a wide range of industrial applications, such as coal, food, plastics, pharmaceutical, powder metallurgy and mineral processing. A number of recent reports have been focused on the physics of non-cohesive granular material submitted to vertical vibration in either experimental or theoretical approaches. Such a kind of system can be used to separate, mix and dry granular materials in industries. It exhibits different instability behaviour on its surface when under vertical vibration, for example, avalanching, surface fluidization and surface wave, and these phenomena have attracted particular interest of many researchers. However, its fundamental understanding of the instability mechanism is not yet well-understood. This paper is therefore to study the dynamics of granular motion in such a kind of system using Positron Emission Particle Tracking (PEPT), which allows the motion of a single tracer particle to be followed in a non-invasive way. Features of the solids motion such as cycle frequency and dispersion index were investigated via means of authors’ specially-written programmes. Regardless of the surface behaviour, particles are found to travel in rotational movement in horizontal plane. Particle cycle frequency is found to increase strongly with increasing vibration amplitude. Particle dispersion also increased strongly with vibration amplitude. Horizontal dispersion is observed to always exceed vertical dispersion.

Decentralized model reference control of flexible cable-stayed beam structures

A decentralized model reference controller is designed to reduce the magnitude of the transversal vibration of a flexible cable-stayed beam structure induced by a seismic excitation. The controller design is made based on the principle of sliding mode such that a priori knowledge

Active control of structures with uncertain coupled subsystems and actuator dynamics

This paper deals with the problem of stabilizing a class of structures subject to an uncertain excitation due to the temporary coupling of the main system with another uncertain dynamical subsystem. A Lyapunov function based control scheme is proposed to attenuate the structural vibration. In the control design, the actuator dynamics is taken into account. The control scheme is implemented by using only feedback information of the main system. The effectiveness of the control scheme is shown for a bridge platform with crossing vehicle

Annotated Bibliographies Notes Set

Slides, handouts and links covering relevant topics including how to create an annotated bibliography, exemplar bibliography, reference managers etc. The coursework specification with assessment criteria is available as a single item from http://www.edshare.soton.ac.uk/6044/

Uso del test de cuantificación sensitiva para el estudio de la neuropatía de fibra pequeña

Introducción La mutación genética Val30Met de la proteína transtiretina (TTR) es causante de la polineuropatía amiloidótica familiar, comprometiendo en fases iniciales las fibras nerviosas pequeñas (mielinizadas Aδ y amielínicas tipo C), involucradas en funciones autonómicas, nocicepción, percepción térmica y sudoración. Los métodos neurofisiológicos convencionales, no logran detectar dichas anormalidades, retardando el inicio de tratamientos específicos para la enfermedad. Metodología El objetivo principal fue evaluar el test de cuantificación sensitiva (QST) como método de detección temprana de anormalidades de fibra pequeña, en individuos Val30Met, seguidos en el Hospital Universitario Santa María, Lisboa. Se clasificaron los pacientes en 3 grupos, según sintomatología y examen neurológico. Se analizaron los umbrales para percepción de frío, dolor con el calor y vibración en los grupos, en correlación con controles sanos. Resultados 18 registros de controles sanos y 33 de individuos con la mutación, divididos en asintomáticos (24,2%), sintomáticos con examen neurológico normal (42,4%) y sintomáticos con examen neurológico anormal (33,3%). No se encontraron diferencias entre los pacientes asintomáticos y los controles. Los umbrales para frío (p=0,042) y en el dolor intermedio con el calor (HP 5) (p=0,007) se encuentran elevados en individuos Val30Met sintomáticos con examen normal. En los pacientes sintomáticos con alteraciones al examen, también se presentaron alteraciones en el intervalo entre el inicio y el dolor intermedio con el calor (HP 5-0,5) (p=0,009). Discusión Los umbrales de frío y de percepción de dolor con el calor, permiten detectar anormalidades en personas con la mutación TTR Val30Met, sintomáticos, incluyendo aquellos sin cambios objetivos al examen neurológico.

Factores asociados a la enfermedad discal lumbar de origien laboral calificados por la junta de calificación de invalidez regional de Meta, entre 2001 y 2014

La enfermedad de disco lumbar de origen laboral se presenta como una patología frecuente a nivel mundial en la masa trabajadora de diferentes sectores económicos expuesta a factores de riesgo biomecánico, afectando negativamente a la persona como ser individual y social, y repercutiendo en las economías en diferentes niveles. Objetivo Establecer la prevalencia de los factores de riesgo biomecánico en los casos con diagnóstico de enfermedad de disco lumbar calificados como enfermedad de origen laboral por la Junta Regional de Calificación de Invalidez del Meta, en el período comprendido entre 2011 a 2014, explorando la asociación entre los factores sociodemográficos y laborales. Metodología: Estudio de corte transversal con información retrospectiva de historias clínicas de pacientes con enfermedad de disco lumbar calificados de origen laboral, entre el 2011 – 2014. Resultados: La prevalencia de los factores de riesgo biomecánico fue: flexión columna con 94.1%, caminando durante la mayor parte de la jornada laboral 51.7%, levantar y/o depositar manualmente objetos 53.4%, manipulación de carga mayor a 25 kg, 49.2% y vibración cuerpo entero más de 4 horas 16.9%. Estos factores fueron mayores en trabajadores de obras civiles y manipuladores de materiales con 20.3%, en actividades económicas de servicios con 33.1% y construcción 21.2%. Se encontró asociación estadísticamente significativa de la enfermedad de disco lumbar con el género y la exposición a vibración/impacto cuerpo entero. Conclusión: Los factores de riesgo biomecánico como la posición de la columna vertebral en flexión, el levantamiento y depósito de carga, la manipulación de peso mayor a 15 kgs, la postura de cuerpo caminando, la exposición a vibración a cuerpo entero, y el tiempo de exposición, son elementos fundamentales a tener en cuenta en el proceso de calificación de origen de la enfermedad discal lumbar.

Perfil epidemiológico de la prevalencia de hipoacusia en un grupo de empleados que trabaja en el ambiente urbano, 2015

El propósito de este estudio es determinar la relación entre la exposición ocupacional y los niveles de audición en trabajadores urbanos en espacio abierto (aseo urbano en general). Se realizó un estudio de corte transversal con 491 personas que incluyen hombres y mujeres, cuyo ambiente laboral es el espacio abierto de la ciudad. Los datos se obtuvieron durante los exámenes médicos periódicos realizados en el año 2014 a los empleados de una empresa cuya actividad económica es el aseo urbano, que incluye recolección de basuras, cuidado forestal y de prados de uso común, y limpieza del borde de los andenes. Se realizó estadística descriptiva para las características demográficas y razón de disparidad u Odds Ratio (OR) para buscar la relación de antecedentes y hábitos personales con el riesgo de desarrollar pérdida auditiva. De las 491 personas expuestas a niveles altos de ruido ocupacional, 62% presentó pérdida auditiva, de los cuales la mayoría se desempeña como guadañadores y cortadores de césped, y son personas que llevan trabajando entre 1-5 años en la empresa. Se encontró un aumento estadísticamente significativo entre la baja escolaridad y el riesgo de sufrir hipoacusia (p=0.0001) y un efecto protector del uso de motocicleta y audífonos. La enfermedad vascular periférica, la práctica de tejo y la diabetes mostraron una fuerte tendencia a aumentar el riesgo. La pérdida auditiva encontrada en este grupo no se puede relacionar directamente con la exposición ocupacional a ruido, a pesar de ser trabajos que se llevan a cabo en el espacio urbano. Sin embargo, la baja escolaridad favorece la lesión auditiva y puede verse acelerada por enfermedades de alta prevalencia como diabetes y practicas recreacionales locales.

Reducció de vibracions residuals en moviments transitoris. Definició de lleis de moviment per mitjà de corbes B-spline

Molts sistemes mecànics existents tenen un comportament vibratori funcionalment perceptible, que es posa de manifest enfront d'excitacions transitòries. Normalment, les vibracions generades segueixen presents després del transitori (vibracions residuals), i poden provocar efectes negatius en la funció de disseny del mecanisme. El mètode que es proposa en aquesta tesi té com a objectiu principal la síntesi de lleis de moviment per reduir les vibracions residuals. Addicionalment, els senyals generats permeten complir dues condicions definides per l'usuari (anomenats requeriments funcionals). El mètode es fonamenta en la relació existent entre el contingut freqüencial d'un senyal transitori, i la vibració residual generada, segons sigui l'esmorteïment del sistema. Basat en aquesta relació, i aprofitant les propietats de la transformada de Fourier, es proposa la generació de lleis de moviment per convolució temporal de polsos. Aquestes resulten formades per trams concatenats de polinomis algebraics, cosa que facilita la seva implementació en entorns numèrics per mitjà de corbes B-spline.

A hybrid approach of knowledge-based reasoning for structural assessment

La idea básica de detección de defectos basada en vibraciones en Monitorización de la Salud Estructural (SHM), es que el defecto altera las propiedades de rigidez, masa o disipación de energía de un sistema, el cual, altera la respuesta dinámica del mismo. Dentro del contexto de reconocimiento de patrones, esta tesis presenta una metodología híbrida de razonamiento para evaluar los defectos en las estructuras, combinando el uso de un modelo de la estructura y/o experimentos previos con el esquema de razonamiento basado en el conocimiento para evaluar si el defecto está presente, su gravedad y su localización. La metodología involucra algunos elementos relacionados con análisis de vibraciones, matemáticas (wavelets, control de procesos estadístico), análisis y procesamiento de señales y/o patrones (razonamiento basado en casos, redes auto-organizativas), estructuras inteligentes y detección de defectos. Las técnicas son validadas numérica y experimentalmente considerando corrosión, pérdida de masa, acumulación de masa e impactos. Las estructuras usadas durante este trabajo son: una estructura tipo cercha voladiza, una viga de aluminio, dos secciones de tubería y una parte del ala de un avión comercial.