MODELING AND HARDWARE-IN-THE-LOOP SIMULATION OF POWER-SPLIT HYBRID ELECTRIC VEHICLES

Conventional vehicles are creating pollution problems, global warming and the extinction of high density fuels. To address these problems, automotive companies and universities are researching on hybrid electric vehicles where two different power devices are used to propel a vehicle. This research studies the development and testing of a dynamic model for Prius 2010 Hybrid Synergy Drive (HSD), a power-split device. The device was modeled and integrated with a hybrid vehicle model. To add an electric only mode for vehicle propulsion, the hybrid synergy drive was modified by adding a clutch to carrier 1. The performance of the integrated vehicle model was tested with UDDS drive cycle using rule-based control strategy. The dSPACE Hardware-In-the-Loop (HIL) simulator was used for HIL simulation test. The HIL simulation result shows that the integration of developed HSD dynamic model with a hybrid vehicle model was successful. The HSD model was able to split power and isolate engine speed from vehicle speed in hybrid mode.

System-on-a-Chip (SoC) based Hardware Acceleration in Register Transfer Level (RTL) Design

Today, modern System-on-a-Chip (SoC) systems have grown rapidly due to the increased processing power, while maintaining the size of the hardware circuit. The number of transistors on a chip continues to increase, but current SoC designs may not be able to exploit the potential performance, especially with energy consumption and chip area becoming two major concerns. Traditional SoC designs usually separate software and hardware. Thus, the process of improving the system performance is a complicated task for both software and hardware designers. The aim of this research is to develop hardware acceleration workflow for software applications. Thus, system performance can be improved with constraints of energy consumption and on-chip resource costs. The characteristics of software applications can be identified by using profiling tools. Hardware acceleration can have significant performance improvement for highly mathematical calculations or repeated functions. The performance of SoC systems can then be improved, if the hardware acceleration method is used to accelerate the element that incurs performance overheads. The concepts mentioned in this study can be easily applied to a variety of sophisticated software applications. The contributions of SoC-based hardware acceleration in the hardware-software co-design platform include the following: (1) Software profiling methods are applied to H.264 Coder-Decoder (CODEC) core. The hotspot function of aimed application is identified by using critical attributes such as cycles per loop, loop rounds, etc. (2) Hardware acceleration method based on Field-Programmable Gate Array (FPGA) is used to resolve system bottlenecks and improve system performance. The identified hotspot function is then converted to a hardware accelerator and mapped onto the hardware platform. Two types of hardware acceleration methods – central bus design and co-processor design, are implemented for comparison in the proposed architecture. (3) System specifications, such as performance, energy consumption, and resource costs, are measured and analyzed. The trade-off of these three factors is compared and balanced. Different hardware accelerators are implemented and evaluated based on system requirements. 4) The system verification platform is designed based on Integrated Circuit (IC) workflow. Hardware optimization techniques are used for higher performance and less resource costs. Experimental results show that the proposed hardware acceleration workflow for software applications is an efficient technique. The system can reach 2.8X performance improvements and save 31.84% energy consumption by applying the Bus-IP design. The Co-processor design can have 7.9X performance and save 75.85% energy consumption.

Hardware processors for pairing-based cryptography

Bilinear pairings can be used to construct cryptographic systems with very desirable properties. A pairing performs a mapping on members of groups on elliptic and genus 2 hyperelliptic curves to an extension of the finite field on which the curves are defined. The finite fields must, however, be large to ensure adequate security. The complicated group structure of the curves and the expensive field operations result in time consuming computations that are an impediment to the practicality of pairing-based systems. The Tate pairing can be computed efficiently using the ɳT method. Hardware architectures can be used to accelerate the required operations by exploiting the parallelism inherent to the algorithmic and finite field calculations. The Tate pairing can be performed on elliptic curves of characteristic 2 and 3 and on genus 2 hyperelliptic curves of characteristic 2. Curve selection is dependent on several factors including desired computational speed, the area constraints of the target device and the required security level. In this thesis, custom hardware processors for the acceleration of the Tate pairing are presented and implemented on an FPGA. The underlying hardware architectures are designed with care to exploit available parallelism while ensuring resource efficiency. The characteristic 2 elliptic curve processor contains novel units that return a pairing result in a very low number of clock cycles. Despite the more complicated computational algorithm, the speed of the genus 2 processor is comparable. Pairing computation on each of these curves can be appealing in applications with various attributes. A flexible processor that can perform pairing computation on elliptic curves of characteristic 2 and 3 has also been designed. An integrated hardware/software design and verification environment has been developed. This system automates the procedures required for robust processor creation and enables the rapid provision of solutions for a wide range of cryptographic applications.

A Arquitetura como Processo Social

Desde o decorrer dos séculos que a arquitetura se tem apresentado de diferentes formas perante o seu público. As sucessivas mudanças na mentalidade social foram em consequência provocando alterações no posicionamento do arquiteto na relação com o utilizador, resultando no distanciamento entre ambos. O processo social da arquitetura acabou por sofrer continuas alterações na sua forma de atuar, perdendo o seu caráter de serviço prestado à sociedade, e funcionando como um instrumento de afirmação e demonstração de poder. Através de uma análise da complexidade nas componentes da sociologia e da espacialidade, pretende-se chegar à essência da conceção do espaço e da forma como este organiza e estrutura a sociedade. A questão primordial encontra-se no assumir do utilizador como um elemento primordial para a modelação do espaço, expondo os efeitos da componente participativa na conceção do programa e do projeto. Na presente dissertação tenta-se perceber de que forma a participação na conceção do projeto arquitetónico, pode exponenciar o processo social da arquitetura. Através da análise de três obras internacionais, procura-se compreender de que forma o pensamento arquitetónico e a metodologia de trabalho dos seus autores representam instrumentos importantes para restabelecer a conexão perdida entre o arquiteto e o utilizador. O que se pretende não é obtenção de uma resposta Universal, mas a exposição de um caminho, e dos instrumentos que podem constituir uma importante ferramenta para a afirmação do processo social da arquitetura, dando a origem a um projeto arquitetónico que represente a visão da sua sociedade e responda às suas necessidades. Uma arquitetura estruturada pela sociedade, onde o arquiteto assume não como um criador, mas como um gestor de recursos.

Arquitetura, contexto e mudança nas regiões de montanha do norte da Beira

O presente artigo incide na arquitetura vernacular das áreas de montanha no norte de Portugal e, mais especificamente, da região setentrional da Beira, procurando caracterizar as condições da sua permanência e mudança, a partir da importância do contexto, do povoamento e da paisagem e considerando os diferentes ciclos de transformação características da época contemporânea. Numa fase inicial, esta arquitetura será analisada no âmbito da organização tradicional das áreas de recursos das aldeias serranas, desde os diferentes usos e construções na paisagem ao sítio do assentamento. Do mesmo modo, será também caracterizada tendo em conta a transformação destas paisagens em altitude: primeiro através da seleção de um caso de estudo particular, tradicionalmente marcado pelo deslocamento estacional das populações (num processo idêntico aos estudados no sistema montanhoso da Peneda-Gerês ou noutras áreas de montanha do Mediterrâneo); e depois mediante o registo de algumas das características particulares que as arquiteturas destas aldeias poderão adquirir, em função da sua localização em altitude ou a cotas mais baixas. Numa segunda fase, serão considerados alguns dos temas que marcam a transformação das arquiteturas e aldeias serranas em época contemporânea, desde a importância da mineração, até aos diferentes ciclos migratórios e aos processos de gradual abandono. Por fim, já numa parte conclusiva, a transformação mais recente da arquitetura serrana será enquadrada nos processos da redescoberta das áreas do interior, associados a projetos ou iniciativas de índole diversa que têm contribuído para afirmar a importância e identidade de alguns destes núcleos, num contexto de crescente e reconhecido abandono das áreas de montanha e, em especial, daquelas mais distantes das regiões urbanas do litoral. Procurando documentar o quadro de significativa diversidade que caracteriza as aldeias de montanha do norte da Beira serão mencionados os casos de Covas do Monte, Mazes, Pena, Drave, Almofala, Rio de Frades, Regoufe, Nodar e Campo Benfeito.

Projeto de arquitetura paisagista: Clichy-Batignolles Paris, a resposta a ambições políticas e aos novos desafios urbanos

A cidade resulta de fatores sociais, das políticas urbanas, das dinâmicas económicas e dos valores ambientais, no espaço e no tempo. Compreender a complexidade do seu funcionamento permite ao arquiteto paisagista interagir com ela. O projeto de Clichy-Batignolles, objeto do presente estudo, surge como resposta às problemáticas da cidade, enquanto metrópole de dimensão mundial, de políticas urbanas associadas à competitividade e à atratividade de pessoas e atividades económicas. O projeto integra o parque Martin Luther King senda a referência de desenvolvimento urbano sustentável e ecológico de Paris. A visão metabólica, que o projeto integra, concilia habitação, mobilidade, ecologia, sustentabilidade e experiência de Natureza, que a extensão da aglomeração urbana transformou em necessidade básica. A cidade ecológica impõe-se às politicas urbanas. É neste contexto de crise ambiental, económica e social que a arquitetura paisagista se posiciona no centro dos grandes desafios contemporâneos da evolução das cidades; Abstract: Landscape Architecture Project: Clichy-Batignolles Paris, the answer to policies ambitions and urban new challenges The city is a result social factors, urban policies, economical dynamics and environmental values, in space and time. Understanding the complexity of its mechanism allows the landscape architect to interact with it. The Clichy-Batignolles urban project, the subject of the present study, is a response to the problematic issues of the metropolitan worldwide city, in which competitiveness and attractiveness urban policies are created to attract people and economical activities. The project incorporates the Martin Luther King park and is the reference of ecological and sustainable development in Paris. The metabolic vision of the project conciliates habitation, mobility, ecology, sustainability and Nature experience, which the urban concentration length as transformed in basic living needs. The ecological city is imposed to the megacities urban policies. In this environmental, economic and social crisis context, landscape architecture occupies a center position in the contemporary challenges of cities evolution.

"Espaços rurais do Mosteiro de Alcobaça - Antigas Granjas - Arquitetura e Usos Atuais"

Resumo As grandes Ordens Monásticas transmitiram através da sua prática religiosa e de conhecimentos em áreas diversificadas entre as quais a agricultura, e tiveram uma participação importante na ocupação do território e na evolução cultural do país. O estudo dos testemunhos deixados pela Ordem de Cister, que participam na identidade da nossa arquitetura e sua paisagem envolvente poderá contribuir para uma melhor identificação dos vestígios destes conjuntos rurais e paisagem onde se integram e como um alerta para o interesse na sua proteção e, eventualmente, na sua valorização. As granjas e quintas sobre as quais incide este estudo são as Quintas do Campo, de Vale de Ventos e do Vimeiro e como estruturas arquitetónicas mais específicas a Casa do Monge Lagareiro em Ataíja de Cima e o Celeiro de Aljubarrota. Do ponto de vista da paisagem envolvente a estes conjuntos, pode concluir-se que a paisagem envolvente à Quinta do Campo, mantém ainda muitas das características que a constituíam à época da implantação desta granja. A Quinta de Vale de Ventos e o Lagar dos Frades tiveram intervenções mais profundas que contribuíram para alterar bastante a configuração da paisagem envolvente foram votadas ao abandono. A Quinta do Vimeiro alvo de intervenção recente encontra-se em muito bom estado de conservação, com recuperação muito cuidada.

Caracterização de progênies de mamona (Ricinus communis L.) para arquitetura de planta em condições de safrinha no Estado de São Paulo.

A arquitetura da mamoneira é bastante variável, constituída por caracteres que apresentam, geralmente, herança independente que se encontram distribuídos pelo germoplasma da espécie. Variações nos padrões de arquitetura das plantas de mamona possibilitam novas distribuições espaciais na implantação da cultura, viabilizando diferentes métodos de cultivo e novas épocas de semeadura para a espécie. Foi instalado um ensaio de avaliação com 73 progênies do Programa de Melhoramento de Mamona do Instituto Agronômico - IAC e sete materiais comerciais como testemunhas intercalares. O delineamento experimental foi em blocos casualisados com três repetições e as parcelas foram semeadas em fevereiro de 2007, em Campinas, SP. Foram avaliados os caracteres: altura da planta, altura do racemo primário, altura do racemo secundário, diâmetro do caule, número de entrenós e tamanho de entrenós. Os resultados da análise de variância e a distribuição de médias para os caracteres avaliados evidenciaram a larga variabilidade e o potencial dos materiais para o melhoramento, além da possibilidade de cultivo da mamona em condição de safrinha no Sudeste do Brasil.

Avaliação da arquitetura dos racemos e produção de progênies de mamona (Ricinus communis L.) em condições de safrinha no Estado de São Paulo.

Foi instalado um ensaio de avaliação com 73 progênies do Programa de Melhoramento de Mamona do Instituto Agronômico - IAC e sete materiais comerciais como testemunhas intercalares. O delineamento experimental foi em blocos casualisados com três repetições e as parcelas foram plantadas em fevereiro de 2007, em Campinas, SP. Foram avaliadas as características dos racemos primários e secundários: quanto ao comprimento (CRP e CRS, em centímetros), número de frutos (NFRP e NFRS), produção de grãos (PRP e PRS, em gramas) e rendimento no descascamento (RRP e RRS, em %) de cinco plantas de 73 progênies de mamona desenvolvidas pelo Programa de Melhoramento. Foram conduzidas análises de variâncias sendo as progênies separadas pelo grupo de seleção sendo 42 da seleção PBII, 15 da seleção PB e 16 da seleção TS. Embora as condições ambientais não favoráveis da safrinha tenham contribuído para o elevado coeficiente de variação observado para alguns caracteres, quadrados médios altamente significativos, para caracteres do racemo primário, foram encontrados para diferença entre médias de Genótipos, Genótipos dentro de PBII e entre Seleções, exceto para número de frutos que foi não significativo. Nos caracteres do racemo secundário, foram encontrados testes F altamente significativos (P<0,01) para diferenças entre Genótipos e entre Genótipos dentro do grupo PBII. Diferenças não significativas foram detectadas entre Seleções e entre Genótipos dentro do Grupo PB, exceto para rendimento no descascamento que apresentou P<0,05. São apresentadas as distribuições de médias para os caracteres.

Studio di un architettura hardware per il controllo di inverter per motori multifase

Lo scopo del lavoro è stato progettare una scheda di controllo in grado di concedere una buona flessibilità per il controllo di azionamenti elettrici, capace di interfacciarsi con configurazioni multi-livello, multifase e dual-motor. La progettazione è stata sviluppata con supporto di CAD elettronici commerciali. La scheda presenta tre parti fondamentali. Due unità di controllo identiche per permettere l’interfacciamento con più configurazioni, nelle quali sono realizzate tutte le funzioni di controllo, ed un’unità chiamata PL2 per la rielaborazione dati di tipologia unicamente automobilistica. E’ stato inoltre realizzato l’interfacciamento e l’assemblaggio con altre due schede elettroniche dedite all’attuazione dei segnali di controllo e alla gestione e rielaborazione dei segnali di veicolo.

Hardware-In-The Loop setup and test of an air spring control system

In this work, a Hardware-in-the-loop test bench is designed. The bench is used to test the behaviour of an electronic control unit used in Maserati to control the dynamics of an air spring system. First the mathematical model of the plant has been defined, then the simulation enviroment and the test environment have been set up. The performed tests succesfully highlighted some bugs in the device under test.

Hardware-in-the-loop implementation of single- and dual-phase shift control for dual active bridge converters in EV applications

Isolated DC-DC converters play a significant role in fast charging and maintaining the variable output voltage for EV applications. This study aims to investigate the different Isolated DC-DC converters for onboard and offboard chargers, then, once the topology is selected, study the control techniques and, finally, achieve a real-time converter model to accomplish Hardware-In-The-Loop (HIL) results. Among the different isolated DC-DC topologies, the Dual Active Bridge (DAB) converter has the advantage of allowing bidirectional power flow, which enables operating in both Grid to Vehicle (G2V) and Vehicle to Grid (V2G) modalities. Recently, DAB has been used in the offboard chargers for high voltage applications due to SiC and GaN MOSFETs; this new technology also allows the utilization of higher switching frequencies. By empowering soft switching techniques to reduce switching losses, higher switching frequency operation is possible in DAB. There are four phase shift control techniques for the DAB converter. They are Single Phase shift, Extended Phase shift, Dual Phase shift, Triple Phase shift controls. This thesis considers two control strategies; Single-Phase, and Dual-Phase shifts, to understand the circulating currents, power losses, and output capacitor size reduction in the DAB. Hardware-In-The-Loop (HIL) experiments are carried out on both controls with high switching frequencies using the PLECS software tool and the RT box supporting the PLECS. Root Mean Square Error is also calculated for steady-state values of output voltage with different sampling frequencies in both the controls to identify the achievable sampling frequency in real-time. DSP implementation is also executed to emulate the optimized DAB converter design, and final real-time simulation results are discussed for both the Single-Phase and Dual-Phase shift controls.

Hardware-software design of embedded systems for intelligent sensing applications

This Thesis wants to highlight the importance of ad-hoc designed and developed embedded systems in the implementation of intelligent sensor networks. As evidence four areas of application are presented: Precision Agriculture, Bioengineering, Automotive and Structural Health Monitoring. For each field is reported one, or more, smart device design and developing, in addition to on-board elaborations, experimental validation and in field tests. In particular, it is presented the design and development of a fruit meter. In the bioengineering field, three different projects are reported, detailing the architectures implemented and the validation tests conducted. Two prototype realizations of an inner temperature measurement system in electric motors for an automotive application are then discussed. Lastly, the HW/SW design of a Smart Sensor Network is analyzed: the network features on-board data management and processing, integration in an IoT toolchain, Wireless Sensor Network developments and an AI framework for vibration-based structural assessment.

The road to augmented reality: a comprehensive study of hardware and applications over the last ten years

Augmented reality has been growing extensively over the years in all aspects and multiple fields. My aim in this paper is to present a comprehensive study on augmented reality(AR) hardware and its applications from early developments to the possible future trends. Particularly my research is more focused on last 11 years(2012-2022), where I systematically reviewed 30 research papers per year to get a clear knowledge on trends of AR. A total of 330 publications were reviewed and grouped according to their application. The review's main contribution is to show the entire landscape of AR research and to provide a broad view of how it has evolved. Along with various AR glasses history and specifications are presented in detail. In the penultimate chapter I explained my methodology of research following my analysis from the past to the present along with my thoughts for the future. To conclude my study, In the final chapter I made some statements about possible future with AR, VR and XR(extended reality).

Studio di interazione hardware/software tra Raspberry e nanoVNA

L’obiettivo della tesi è quello di realizzare un progetto basato sull’interazione tra Raspberry Pi e NanoVNA, allo scopo di rendere automatico il processo di acquisizione dei dati di questo strumento di misura. A tal fine è stato sviluppato un programma in linguaggio Python, eseguibile dal terminale del Raspberry Pi, che permette all’utente di inserire agevolmente i parametri essenziali, come l’orario di inizio e termine delle misurazioni e l'intervallo di tempo tra una rilevazione e l’altra.