Regulación automática mediante una red de sensores inalámbricos de la insolación en un espacio habitable para control de su temperatura

Prototipo de un sistema de automatización de apertura y cierre de una persiana motorizada que permita regular la insolación de un determinado espacio habitable y colaborar a la regulación de su temperatura.

A reusable smart interface for gas sensor resistance measurement

The advances of the semiconductor industry enable microelectromechanical systems sensors, signal conditioning logic and network access to be integrated into a smart sensor node. In this framework, a mixed-mode interface circuit for monolithically integrated gas sensor arrays was developed with high-level design techniques. This interface system includes analog electronics for inspection of up to four sensor arrays and digital logic for smart control and data communication. Although different design methodologies were used in the conception of the complete circuit, high-level synthesis tools and methodologies were crucial in speeding up the whole design cycle, enhancing reusability for future applications and producing a flexible and robust component.

Development of a Computer Controlled Underbody Plow: TR412, Final Report, January 2006

Underbody plows can be very useful tools in winter maintenance, especially when compacted snow or hard ice must be removed from the roadway. By the application of significant down-force, and the use of an appropriate cutting edge angle, compacted snow and ice can be removed very effectively by such plows, with much greater efficiency than any other tool under those circumstances. However, the successful operation of an underbody plow requires considerable skill. If too little down pressure is applied to the plow, then it will not cut the ice or compacted snow. However, if too much force is applied, then either the cutting edge may gouge the road surface, causing significant damage often to both the road surface and the plow, or the plow may ride up on the cutting edge so that it is no longer controllable by the operator. Spinning of the truck in such situations is easily accomplished. Further, excessive down force will result in rapid wear of the cutting edge. Given this need for a high level of operator skill, the operation of an underbody plow is a candidate for automation. In order to successfully automate the operation of an underbody plow, a control system must be developed that follows a set of rules that represent appropriate operation of such a plow. These rules have been developed, based upon earlier work in which operational underbody plows were instrumented to determine the loading upon them (both vertical and horizontal) and the angle at which the blade was operating.These rules have been successfully coded into two different computer programs, both using the MatLab® software. In the first program, various load and angle inputs are analyzed to determine when, whether, and how they violate the rules of operation. This program is essentially deterministic in nature. In the second program, the Simulink® package in the MatLab® software system was used to implement these rules using fuzzy logic. Fuzzy logic essentially replaces a fixed and constant rule with one that varies in such a way as to improve operational control. The development of the fuzzy logic in this simulation was achieved simply by using appropriate routines in the computer software, rather than being developed directly. The results of the computer testing and simulation indicate that a fully automated, computer controlled underbody plow is indeed possible. The issue of whether the next steps toward full automation should be taken (and by whom) has also been considered, and the possibility of some sort of joint venture between a Department of Transportation and a vendor has been suggested.

Memory-based scheduling of scientific computing clusters

This study looks at how increased memory utilisation affects throughput and energy consumption in scientific computing, especially in high-energy physics. Our aim is to minimise energy consumed by a set of jobs without increasing the processing time. The earlier tests indicated that, especially in data analysis, throughput can increase over 100% and energy consumption decrease 50% by processing multiple jobs in parallel per CPU core. Since jobs are heterogeneous, it is not possible to find an optimum value for the number of parallel jobs. A better solution is based on memory utilisation, but finding an optimum memory threshold is not straightforward. Therefore, a fuzzy logic-based algorithm was developed that can dynamically adapt the memory threshold based on the overall load. In this way, it is possible to keep memory consumption stable with different workloads while achieving significantly higher throughput and energy-efficiency than using a traditional fixed number of jobs or fixed memory threshold approaches.

A method for decision making with the OWA operator

A new method for decision making that uses the ordered weighted averaging (OWA) operator in the aggregation of the information is presented. It is used a concept that it is known in the literature as the index of maximum and minimum level (IMAM). This index is based on distance measures and other techniques that are useful for decision making. By using the OWA operator in the IMAM, we form a new aggregation operator that we call the ordered weighted averaging index of maximum and minimum level (OWAIMAM) operator. The main advantage is that it provides a parameterized family of aggregation operators between the minimum and the maximum and a wide range of special cases. Then, the decision maker may take decisions according to his degree of optimism and considering ideals in the decision process. A further extension of this approach is presented by using hybrid averages and Choquet integrals. We also develop an application of the new approach in a multi-person decision-making problem regarding the selection of strategies.

Kiinteistön palautetiedon analysointi

Diplomityö käsittelee kiinteistön palautetiedon analysointia. Tässä diplomityössä palautetiedolla tarkoitetaan kiinteistön talotekniikkaan liittyviä teknisiä ja inhimillisiä tietoja, joiden perusteella rakennuksen ja sen tekniikan toimivuudesta voidaan tehdä päätelmiä. Tiedot kerätään järjestelmistä mittauspisteiden kautta etävalvomoon, josta niitä voidaan tarkastella ja edelleen analysoida. Valvomosta saatavan tiedon rinnalle pyritään suunnitteluvaiheessa kokoamaan valvottavasta kohteesta laskennallisia energiankulutusmalleja. Myös kiinteistön asukkaat, rakennuksen ominaisuudet ja ympäristö muodostavat osan palautetiedosta. Kiinteistön palautetieto voidaankin jakaa tekniseen ja inhimilliseen tietoon, ja edelleen analysoinnin kannalta staattiseen tai dynaamiseen tietoon. Tässä diplomityössä selvitettiin palautetiedon keruuta etävalvomolla yhdistämällä tähän rakentamisen laadunvalvonnan työkaluja ja sumeaa logiikkaa. Työn käytännön osio koostuu kiinteistön ja siihen yhdistetyn etävalvomon välillä kulkevan tiedon käsittelystä, mittauspisteiden määrittämisestä ja tietojen analysoinnista. Työssä esitellään kolme esimerkkikohdetta Helsingin seudulta. Työssä laadittiin arviointimalli, joka sisältää kaiken kiinteistön palautetietoon liittyvän aineiston ja sen analysointitavat, sekä erityisesti uutena asiana myös sumeaa logiikkaa. Tiedon analysointi etenee oletusarvojen muodostamisesta, simuloinnin laatimisesta ja sen vertaamisesta todellisiin tietoihin ja edelleen näistä tehtäviin päätelmiin. Tavanomaisten teknisten tietojen lisäksi sumean logiikan avulla tuotiin esille poikkeamia selittäviä tekijöitä mm. kiinteistön asukkaiden ominaisuuksista.

Advanced control methods for reducing nitrogen oxides in a fluidized bed boiler

Tämän työn tarkoituksena oli löytää keinoja erään leijukerroskattilan typenoksidipäästöjen vähentämiseksi. Koska päästöt olivat jo alunperin alhaiset leijukerrostekniikan ja hybridin SNCR/SCR –typenpoistolaitteiston ansiosta, päätettiin päästöjä lähteä vähentämään parantamalla ammoniakkiruiskutuksen säätöä. Alkuperäinen ammoniakkiruiskutuksen säätö oli liian hidas, jotta satunnaisten häiriöiden aiheuttamat typenoksidipiikit olisi pystytty poistamaan. Ammoniakkiruiskutusta parannettiin lisäämällä jokaiseen ammoniakkilinjaan mäntäpumput, joiden avulla ammoniakkia voidaan syöttää sinne, missä sitä eniten tarvitaan. Ammoniakkiruiskutuksen säätöön kehitettiin uusi sumeaan logiikkaan perustuva säätäjä. Myös muita kehittyneitä säätömenetelmiä kuten neuroverkkoa hyödynnettiin säätäjän kehityksessä. Ammoniakkiruiskutuksen säätäjää testattiin menestyksekkäästi Ruotsissa Brista Kraftin Märstassa sijaitsevalla voimalaitoksella

Asiantuntijajärjestelmä kattilakonseptin valintaan

Polttoaine asettaa puitteet kattilasuunnittelulle. Kiertoleijukattilakonseptin valinta kytkeytyy kiinteästi mitoitusarvoihin ja polttoaineen ominaisuuksiin. Asiakkaan vaatimuk-set kattilalle asettavat lähtökohdan kattilasuunnittelulle. Suorituskyky, kustannukset ja luotettavuus ovat asiakaslähtöisiä tekijöitä, joiden painotukset vaikuttavat kattilakonseptin valintaan. Korkeat lämpötilat tulistimien alueella tekevät tulistinjärjestelystä vaikean ja määräävän osan kattilakonseptin valintaa. Konvektiotulistimien altistuminen kuumille savukaasuille tekee niistä herkkiä likaantumiselle ja korroosiolle. Mitoitusarvojen ja tulistimien rakenteen oikeanlaisella valinnalla voidaan näitä polttoaineperäisiä ongelmia ehkäistä. Lisäksi kiertoleijukattiloissa käytetyt tulipesän ulkopuoliset tulistimet soveltuvat konvektiotulistimia korkeammille lämpötiloille huonolaatuisillakin polttoaineilla. Tässä työssä rakennettu asiantuntijajärjestelmä valitsee alustavan kattilakonseptin mitoitusta varten käyttäjän antamien vähäisten lähtötietojen pohjalta.

Spectral Color Appearance Modeling

Kuvien laatu on tutkituimpia ja käytetyimpiä aiheita. Tässä työssä tarkastellaan värin laatu ja spektrikuvia. Työssä annetaan yleiskuva olemassa olevista pakattujen ja erillisten kuvien laadunarviointimenetelmistä painottaen näiden menetelmien soveltaminen spektrikuviin. Tässä työssä esitellään spektriväriulkomuotomalli värikuvien laadunarvioinnille. Malli sovelletaan spektrikuvista jäljennettyihin värikuviin. Malli pohjautuu sekä tilastolliseen spektrikuvamalliin, joka muodostaa yhteyden spektrikuvien ja valokuvien parametrien välille, että kuvan yleiseen ulkomuotoon. Värikuvien tilastollisten spektriparametrien ja fyysisten parametrien välinen yhteys on varmennettu tietokone-pohjaisella kuvamallinnuksella. Mallin ominaisuuksien pohjalta on kehitetty koekäyttöön tarkoitettu menetelmä värikuvien laadunarvioinnille. On kehitetty asiantuntija-pohjainen kyselymenetelmä ja sumea päättelyjärjestelmä värikuvien laadunarvioinnille. Tutkimus osoittaa, että spektri-väri –yhteys ja sumea päättelyjärjestelmä soveltuvat tehokkaasti värikuvien laadunarviointiin.

A method for decision making with the OWA operator

A new method for decision making that uses the ordered weighted averaging (OWA) operator in the aggregation of the information is presented. It is used a concept that it is known in the literature as the index of maximum and minimum level (IMAM). This index is based on distance measures and other techniques that are useful for decision making. By using the OWA operator in the IMAM, we form a new aggregation operator that we call the ordered weighted averaging index of maximum and minimum level (OWAIMAM) operator. The main advantage is that it provides a parameterized family of aggregation operators between the minimum and the maximum and a wide range of special cases. Then, the decision maker may take decisions according to his degree of optimism and considering ideals in the decision process. A further extension of this approach is presented by using hybrid averages and Choquet integrals. We also develop an application of the new approach in a multi-person decision-making problem regarding the selection of strategies.

Tensión Creativa aplicada al Análisis de Competencias a Alumnos de Ingeniería

This article reflects the analysis of personal and social competences through the study and analysis of creative tensión in engineering students, using a computer application called Cycloid. The main objective was to compare the students' creative tensión by asigning them the task of being the project leader of a given project: their own university major. The process consisted of evaluating, through special surveys, a group of students to know the current situation of competences, using fuzzy logic analysis. From this self-knowledge, provided by the survey, students can know their strong and weak characteristics regarding their study habits. Results showed that tolerance to stress and to language courses are the weaker points. This application is useful for the design of study strategies that students themselves can do to better face their courses

Rouhintasorvauksen säätöjärjestelmä

Tässä työssä kuvataan menetelmä, jonka avulla on mahdollista sorvausprosessista mitattujen signaalien perusteella muokata lastuamisprosessin parametreja siten, että prosessissa mahdollisesti esiintyvät ongelmatilanteet korjataan. Työ on tehty osana Feedchip-tutkimushanketta ja tukeutuu tutkimushankkeessa aiemmin tehtyyn työhön vaadittavien korjaustoimenpiteiden, signaaleja mittaavien antureiden instrumentoinnin sekä alustavan ongelmatilanteiden ominaispiirteiden signaaleista tunnistuksen osalta. Tämä työ keskittyy esittelemään toiminnot, joiden avulla aiemmat tulokset voidaan koota yhteen kokonaisuuteen. Järjestelmän toiminta edellyttää sen osien toiminnan korkean tason koordinointia. Lisäksi määritellään päättelyjärjestelmä, joka kykenee mitatuista arvoista tunnistettujen ongelmatilanteiden esiintymisasteiden perusteella määrittämään tarvittavat toimenpiteet ongelmatilanteiden poistamiseksi. Kandidaatintyön rinnalla toteutetaan ohjelmisto Lappeenrannan teknillisen yliopiston konepajatekniikan laboratorion sorvausjärjestelmän yhteyteen rakennetun prototyyppilaitteiston ohjaamiseksi.

Approximation to the theory of affinities to manage the problems of the groupping process

New economic and enterprise needs have increased the interest and utility of the methods of the grouping process based on the theory of uncertainty. A fuzzy grouping (clustering) process is a key phase of knowledge acquisition and reduction complexity regarding different groups of objects. Here, we considered some elements of the theory of affinities and uncertain pretopology that form a significant support tool for a fuzzy clustering process. A Galois lattice is introduced in order to provide a clearer vision of the results. We made an homogeneous grouping process of the economic regions of Russian Federation and Ukraine. The obtained results gave us a large panorama of a regional economic situation of two countries as well as the key guidelines for the decision-making. The mathematical method is very sensible to any changes the regional economy can have. We gave an alternative method of the grouping process under uncertainty.

Hajautettujen asiakasverkkoyhteyksien valvonta

Tässä diplomityössä tutkitaan kuinka verkonvalvonta voidaan toteuttaa hajautetussa järjestelmässä. Työssä perehdytään tavallisten tietojärjestelmien ja hajautettujen järjestelmien eroihin, kyseisten järjestelmien ominaispiirteisiin sekä käsitellään mitä verkonvalvonta on yleisellä tasolla ja miten se on yleensä toteutettu tavallisissa tietojärjestelmissä. Tutkitaan tarkemmin kuinka verkonvalvonta voidaan toteuttaa tehokkaasti hajautetussa järjestelmässä sekä mitä vaatimuksia ja haasteita verkonvalvonnassa esiintyy. Tutkimukseen valittiin myös kaksi hajautetun järjestelmän verkonvalvontaan kehitettyä valvontaohjelmistoa sekä yksi laitteistopohjainen ratkaisu joita tutkitaan ja vertaillaan tarkemmin.Selvitetään onko yrityksen kannattavaa ja valvonnan kannalta tehokasta ottaa tämänkaltaista järjestelmää käyttöön. Lopputuloksena työssä on esiteltyinä kuinka verkonvalvonta voidaan toteuttaa hajautetussa järjestelmässä ja miten olemassa olevat haasteet voidaan ratkaista. Toteutusvaihtoehdot tutkittiin ja niistä valittiin paras vaihtoehto (perfSONAR) toteutustavaksi kohdeorganisaation asiakasverkkoyhteyksien valvontaan. Lopuksi esitellään toteutussuunnitelma yrityksen asiakasyhteyksien valvomiseen tarkoitetulle verkonvalvonnalle.

Linguistic models for decision support

Linguistic modelling is a rather new branch of mathematics that is still undergoing rapid development. It is closely related to fuzzy set theory and fuzzy logic, but knowledge and experience from other fields of mathematics, as well as other fields of science including linguistics and behavioral sciences, is also necessary to build appropriate mathematical models. This topic has received considerable attention as it provides tools for mathematical representation of the most common means of human communication - natural language. Adding a natural language level to mathematical models can provide an interface between the mathematical representation of the modelled system and the user of the model - one that is sufficiently easy to use and understand, but yet conveys all the information necessary to avoid misinterpretations. It is, however, not a trivial task and the link between the linguistic and computational level of such models has to be established and maintained properly during the whole modelling process. In this thesis, we focus on the relationship between the linguistic and the mathematical level of decision support models. We discuss several important issues concerning the mathematical representation of meaning of linguistic expressions, their transformation into the language of mathematics and the retranslation of mathematical outputs back into natural language. In the first part of the thesis, our view of the linguistic modelling for decision support is presented and the main guidelines for building linguistic models for real-life decision support that are the basis of our modeling methodology are outlined. From the theoretical point of view, the issues of representation of meaning of linguistic terms, computations with these representations and the retranslation process back into the linguistic level (linguistic approximation) are studied in this part of the thesis. We focus on the reasonability of operations with the meanings of linguistic terms, the correspondence of the linguistic and mathematical level of the models and on proper presentation of appropriate outputs. We also discuss several issues concerning the ethical aspects of decision support - particularly the loss of meaning due to the transformation of mathematical outputs into natural language and the issue or responsibility for the final decisions. In the second part several case studies of real-life problems are presented. These provide background and necessary context and motivation for the mathematical results and models presented in this part. A linguistic decision support model for disaster management is presented here – formulated as a fuzzy linear programming problem and a heuristic solution to it is proposed. Uncertainty of outputs, expert knowledge concerning disaster response practice and the necessity of obtaining outputs that are easy to interpret (and available in very short time) are reflected in the design of the model. Saaty’s analytic hierarchy process (AHP) is considered in two case studies - first in the context of the evaluation of works of art, where a weak consistency condition is introduced and an adaptation of AHP for large matrices of preference intensities is presented. The second AHP case-study deals with the fuzzified version of AHP and its use for evaluation purposes – particularly the integration of peer-review into the evaluation of R&D outputs is considered. In the context of HR management, we present a fuzzy rule based evaluation model (academic faculty evaluation is considered) constructed to provide outputs that do not require linguistic approximation and are easily transformed into graphical information. This is achieved by designing a specific form of fuzzy inference. Finally the last case study is from the area of humanities - psychological diagnostics is considered and a linguistic fuzzy model for the interpretation of outputs of multidimensional questionnaires is suggested. The issue of the quality of data in mathematical classification models is also studied here. A modification of the receiver operating characteristics (ROC) method is presented to reflect variable quality of data instances in the validation set during classifier performance assessment. Twelve publications on which the author participated are appended as a third part of this thesis. These summarize the mathematical results and provide a closer insight into the issues of the practicalapplications that are considered in the second part of the thesis.