Methodologies for attitude determination from MEMS sensors in vehicles

The focus of the thesis is the application of different attitude’s determination algorithms on data evaluated with MEMS sensor using a board provided by University of Bologna. MEMS sensors are a very cheap options to obtain acceleration, and angular velocity. The use of magnetometers based on Hall effect can provide further data. The disadvantage is that they have a lot of noise and drift which can affects the results. The different algorithms that have been used are: pitch and roll from accelerometer, yaw from magnetometer, attitude from gyroscope, TRIAD, QUEST, Magdwick, Mahony, Extended Kalman filter, Kalman GPS aided INS. In this work the algorithms have been rewritten to fit perfectly with the data provided from the MEMS sensor. The data collected by the board are acceleration on the three axis, angular velocity on the three axis, magnetic fields on the three axis, and latitude, longitude, and altitude from the GPS. Several tests and comparisons have been carried out installing the electric board on different vehicles operating in the air and on ground. The conclusion that can be drawn from this study is that the Magdwich filter is the best trade-off between computational capabilities required and results obtained. If attitude angles are obtained from accelerometers, gyroscopes, and magnetometer, inconsistent data are obtained for cases where high vibrations levels are noticed. On the other hand, Kalman filter based algorithms requires a high computational burden. TRIAD and QUEST algorithms doesn’t perform as well as filters.

Pianificazione della produzione e gestione strategica dei fornitori nel settore della moda: il caso Fabiana Filippi s.p.a.

Il presente elaborato è volto all’analisi di come viene pianificata la produzione in Fabiana Filippi spa e nello specifico al monitoraggio delle prestazioni dei fornitori di materie prime. L’attività di pianificazione della produzione viene infatti strutturata a partire dalle consegne che i fornitori confermano di riuscire a garantire; risulterebbe dunque inutile strutturare e pianificare una produzione se a monte non vengono monitorati i fornitori che ne permettono l’avvio. Proprio per questa ragione è stato introdotto uno strumento di monitoraggio dei fornitori che permetta di analizzarli completamente a 360°, sulla base di quattro parametri di riferimento: affidabilità di consegna, puntualità, qualità di consegna e rispetto delle quantità richieste. A ciascun fornitore è stata poi associata una classe (A, B, C) con lo scopo di individuare dei target minimi prestazionali che i fornitori appartenenti a ciascuna di esse devono raggiungere.Tali target minimi sono stati poi definiti a partire da un trade-off tra gli obiettivi prestazionali richiesti dall’azienda e i valori di prestazione medi ottenuti dai fornitori relativi ad una stessa classe. A partire dai valori prestazionali ottenuti di partenza (AS-IS), si è deciso di analizzare nello specifico la situazione di quattro differenti fornitori ai quali, sono state dapprima individuate le cause che determinavano un basso livello prestazionale e a partire da queste, trovate e poi applicate delle soluzioni migliorative al fine di elevare il livello prestazionale iniziale (TO-BE). I risultati ottenuti hanno permesso di dimostrare quanto sia migliorativo avere un sistema di monitoraggio continuo del livello di prestazione di fornitura che permetta dunque, qualora si registrino dei valori non soddisfacenti, di individuare delle soluzioni al fine di agevolare la fornitura e di conseguenza evitare ritardi di produzione.

Applicazione di un modello bi-obiettivo per la progettazione sostenibile di sistemi produttivi riconfigurabili

Negli ultimi anni la competitività nei mercati è notevolmente cresciuta, la complessità dei prodotti industriali è considerevolmente aumentata e quest’ultimi devono ora essere accuratamente ottimizzati sotto ogni aspetto. I prodotti, oltre ad avere dei cicli di vita più brevi, sono soggetti a un’alta personalizzazione e a una domanda variabile. Per rimanere competitive, le aziende manifatturiere devono possedere nuovi tipi di sistemi di produzione che siano convenienti e molto reattivi a tutti questi cambiamenti del mercato, quali i Sistemi di produzione riconfigurabili (Reconfigurable Manufacturing System - RMS). La particolarità di tali sistemi risiede nella capacità di cambiare rapidamente le loro strutture hardware e software, aspetto che li renda idonei a soddisfare la produzione moderna. Oltre agli aspetti produttivi, l’attenzione odierna è incentrata anche sulle tematiche ambientali legate al risparmio energetico durante i processi produttivi, alla riduzione delle quantità di CO2 emesse e alla sostenibilità ambientale. L’obiettivo di questa tesi è quello di proporre un modello di ottimizzazione multi-obiettivo che tenga conto sia della minimizzazione del tempo complessivo necessario alla movimentazione dei prodotti e alla riconfigurazione delle macchine, e sia della minimizzazione del consumo energetico. Tale modello è stato applicato ad un caso studio realistico che ha permesso di individuare un trade-off tecnico-ambientale individuando la frontiera di Pareto con punto di ottimo (134.6 min; 9346.3 kWh) che si discosta del 57% dal valore trovato ottimizzando la funzione tempo, e dello 0.76% dal valore ottenuto ottimizzando la funzione energia.

Studio della permeabilità di CO2 e N2 in membrane composite di Aquivion e PVAm

Per mitigare il notevole aumento di emissioni di gas serra, molti studi si stanno focalizzando sulle membrane a trasporto facilitato per la separazione e la cattura di CO2. In particolare, le tecnologie di Carbon Capture and Storage (CCS) hanno ridestato interesse basandosi principalmente sulla cattura dell’anidride carbonica. L’obiettivo di questo studio è stato di migliorare le prestazioni di selettività nell’Aquivion, membrana ionomerica dell’acido perfluorosolfonico. Gli ottimi valori di permeabilità che raggiunge hanno portato quindi a focalizzare le ricerche sul miglioramento della capacità selettiva tra CO2 e N2. Infatti, la permeabilità e la selettività sono considerati parametri di trade-off, all’aumento di uno corrisponde la diminuzione dell’altro. Inoltre, le buone prestazioni delle membrane a trasporto facilitato in presenza di gruppi amminici hanno portato al tentativo di associare ad un materiale come l’Aquivion, dalla buona conduttività protonica, la Polivinilammina. Le ammine in membrane a trasporto facilitato sono infatti in grado di legare selettivamente l’anidride carbonica. Il presente lavoro si è inizialmente focalizzato sulla purificazione della Polivinilammina e sull’accoppiamento delle due membrane. In seguito alla realizzazione, i film sono stati caratterizzati mediante spettroscopia FTIR-ATR e infine testati in condizioni di umidità con l’utilizzo di un permeometro. È infatti ampiamente studiato come migliorare la permeabilità dell’Aquivion all’aumentare dell’umidità. In conclusione, in condizioni di alta adesione della Polivinilammina all’Aquivion la selettività ad alte umidità è aumentata rispetto ai valori di letteratura in articoli condizioni.

Comparison of different solutions for the hybridization of a motorcycle engine for Formula Student applications and evaluation of the effectiveness on the simulated lap time

Following the latest environmental concerns, the importance of minimising the detrimental effect of emissions of terrestrial vehicles has become a major goal for the whole automotive field. The key to achieve an emission-free long term future is the electrification of vehicle fleets; this huge step cannot be taken without intermediate technologies. In this context, hybrid vehicles are fundamental to reach this goal. Specifically, mild hybrid vehicles represent a trade-off between cost and emissions that could act now as a bridge towards electrification. Like the industry, also student engineering competitions are likely to take the same route: Combustion vehicles may well turn into hybrid vehicles. For this reason, a preliminary design overview is necessary to pinpoint the key performance indicators for the prototypes of the future.

La gestione scorte a magazzino: il progetto 'ROP' in Ravaglioli S.p.A.

L’elaborato di tesi presentato è stato svolto con l’obiettivo di identificare una metodologia chiara ed efficacie per consentire alle aziende di classificare correttamente i codici presenti a magazzino e assegnarvi la politica di approvvigionamento più idonea. Il focus del lavoro si è incentrato sulla realizzazione di un trade off tra l’obiettivo delle aziende di evitare lo stock out di merce, e quello di riuscire a contenere le giacenze medie dei codici a magazzino e delle corrispettive scorte di sicurezza, che rappresentano sempre un insieme di costi ingenti. Partendo quindi da una analisi dettagliata delle politiche di approvvigionamento dettate dalla letteratura, ci si sofferma sul metodo a punto di riordino, individuato come il più idoneo a perseguire questa mission. Segue quindi una descrizione dei passi da seguire per riuscire a determinare il perimetro di azione più compatibile con le caratteristiche del modello, fino a giungere alla reale simulazione di calcolo e successiva implementazione dei nuovi dati a sistema. Il tutto viene svolto facendo riferimento ai dati appartenenti all’azienda Ravaglioli S.p.A. di Sasso Marconi (BO), che ha permesso di svolgere ed implementare tutti gli steps e le analisi elencate nell’elaborato di tesi e sta attualmente lavorando utilizzando gli output del lavoro presentato. La tesi si conclude con la valutazione degli effettivi benefici derivanti dal progetto e una proposta di possibile sviluppo futuro dell’elaborato.

Continual learning on nano drones

Miniaturized flying robotic platforms, called nano-drones, have the potential to revolutionize the autonomous robots industry sector thanks to their very small form factor. The nano-drones’ limited payload only allows for a sub-100mW microcontroller unit for the on-board computations. Therefore, traditional computer vision and control algorithms are too computationally expensive to be executed on board these palm-sized robots, and we are forced to rely on artificial intelligence to trade off accuracy in favor of lightweight pipelines for autonomous tasks. However, relying on deep learning exposes us to the problem of generalization since the deployment scenario of a convolutional neural network (CNN) is often composed by different visual cues and different features from those learned during training, leading to poor inference performances. Our objective is to develop and deploy and adaptation algorithm, based on the concept of latent replays, that would allow us to fine-tune a CNN to work in new and diverse deployment scenarios. To do so we start from an existing model for visual human pose estimation, called PULPFrontnet, which is used to identify the pose of a human subject in space through its 4 output variables, and we present the design of our novel adaptation algorithm, which features automatic data gathering and labeling and on-device deployment. We therefore showcase the ability of our algorithm to adapt PULP-Frontnet to new deployment scenarios, improving the R2 scores of the four network outputs, with respect to an unknown environment, from approximately [−0.2, 0.4, 0.0,−0.7] to [0.25, 0.45, 0.2, 0.1]. Finally we demonstrate how it is possible to fine-tune our neural network in real time (i.e., under 76 seconds), using the target parallel ultra-low power GAP 8 System-on-Chip on board the nano-drone, and we show how all adaptation operations can take place using less than 2mWh of energy, a small fraction of the available battery power.

From trade to industry. The wine production sector in the Penedès Denomination of Origin, 1940-2000

[cat] Aquest treball té com a objectiu mostrar el grau en què el sector de la producció de vi a la Denominació d'Origen Penedès ha respost als reptes que s’han plantejat tant en termes de l'oferta (de consolidació i sorgiment dels països productors fora de l'esfera europea tradicional) i de la demanda (caiguda de la el consum de vi i els nous hàbits de consum) durant la segona meitat del segle XX. El document analitza l'evolució del sector a la regió des del començament de la dècada de 1940 fins a la fi del segle. Amb la fi de la Guerra Civil de 1936-1939 el sector va haver d'afrontar una caiguda de la producció, la qual va continuar concentrant-se en la comercialització de vins tradicionals. Aquesta situació va canviar quan, a finals de la dècada de 1960, la demanda es va girar cada vegada més als vins de major qualitat embotellats. Des del punt de vista legislatiu, la resposta es va centrar en la innovació tecnològica i la reestructuració de l'empresa. Aquest període va ser testimoni de la introducció de nous equips i processos, com ara l’acer inoxidable i tancs de fermentació a temperatura controlada, amb els vins embotellats expulsant el vi a granel i la transformació dels grans magatzemistes en cellers i caves. A més, una de les principals característiques del període 1970-1985 va ser la formació dels grans conglomerats empresarials dels vins i del cava. L’entrada d'Espanya a la Unió Europea el 1986 va impulsar una acceleració d'aquest procés de transformació, deixant el sector format principalment per empreses que produeixen vins i caves, que han introduït els vins negres i varietals en la seva oferta de productes, que posseeixen moltes hectàrees de vinyes i en molts casos, que han mostrat una clara intenció de penetrar en el mercat internacional.

From trade to industry. The wine production sector in the Penedès Denomination of Origin, 1940-2000

[cat] Aquest treball té com a objectiu mostrar el grau en què el sector de la producció de vi a la Denominació d'Origen Penedès ha respost als reptes que s’han plantejat tant en termes de l'oferta (de consolidació i sorgiment dels països productors fora de l'esfera europea tradicional) i de la demanda (caiguda de la el consum de vi i els nous hàbits de consum) durant la segona meitat del segle XX. El document analitza l'evolució del sector a la regió des del començament de la dècada de 1940 fins a la fi del segle. Amb la fi de la Guerra Civil de 1936-1939 el sector va haver d'afrontar una caiguda de la producció, la qual va continuar concentrant-se en la comercialització de vins tradicionals. Aquesta situació va canviar quan, a finals de la dècada de 1960, la demanda es va girar cada vegada més als vins de major qualitat embotellats. Des del punt de vista legislatiu, la resposta es va centrar en la innovació tecnològica i la reestructuració de l'empresa. Aquest període va ser testimoni de la introducció de nous equips i processos, com ara l’acer inoxidable i tancs de fermentació a temperatura controlada, amb els vins embotellats expulsant el vi a granel i la transformació dels grans magatzemistes en cellers i caves. A més, una de les principals característiques del període 1970-1985 va ser la formació dels grans conglomerats empresarials dels vins i del cava. L’entrada d'Espanya a la Unió Europea el 1986 va impulsar una acceleració d'aquest procés de transformació, deixant el sector format principalment per empreses que produeixen vins i caves, que han introduït els vins negres i varietals en la seva oferta de productes, que posseeixen moltes hectàrees de vinyes i en molts casos, que han mostrat una clara intenció de penetrar en el mercat internacional.

Microbial quality of shrimp products of export trade produced from aquacultured shrimp

Bacteriological quality of individually quick frozen (IQF) shrimp products produced from aquacultured tiger shrimp (Penaeus monodon) has been analysed in terms of aerobic plate count (APC), coliforms, Escherichia coli, coagulase-positive staphylococci, Salmonella, and Listeria monocytogenes. Eight hundred forty-six samples of raw, peeled, and deveined tail-on (RPTO), 928 samples of cooked, peeled, and deveined tail-on (CPTO), 295 samples of headless, undeveined shell-on (HLSO), and 141 samples of raw, peeled, and deveined tail-off (RPND) shrimps were analysed for the above bacteriological parameters. Salmonella was isolated in only one sample of raw, peeled tail-on. Serotyping of the strain revealed that it was S. typhimurium. While none of the cooked, peeled tail-on shrimp samples exceeded the aerobic plate count (APC) of 105 colony forming units per gram (cfu/g), 2.5% of raw, peeled, tail-on, 6.4% of raw, peeled tail-off, and 7.5% of headless shell-on shrimp samples exceeded that level. Coliforms were detected in all the products, though at a low level. Prevalence of coliforms was higher in headless shell-on (26%) shrimps followed by raw, peeled, and deveined tail-off (19%), raw, peeled tail-on (10%), and cooked, peeled tail-on (3.8%) shrimps. While none of the cooked, peeled tail-on shrimp samples were positive for coagulase-positive staphylococci and E. coli, 0.6–1.3% of the raw, peeled tail-on were positive for staphylococci and E. coli, respectively. Prevalence of staphylococci was highest in raw, peeled tail-off (5%) shrimps and the highest prevalence of E. coli (4.8%) was noticed in headless shell-on shrimps. L. monocytogenes was not detected in any of the cooked, peeled tail-on shrimps. Overall results revealed that the plant under investigation had exerted good process control in order to maintain superior bacteriological quality of their products

Identification of trade-offs underlying the primary strategies of plants

Question: What are the key physiological and life-history trade-offs responsible for the evolution of different suites of plant traits (strategies) in different environments? Experimental methods: Common-garden experiments were performed on physiologically realistic model plants, evolved in contrasting environments, in computer simulations. This allowed the identification of the trade-offs that resulted in different suites of traits (strategies). The environments considered were: resource rich, low disturbance (competitive); resource poor, low disturbance (stressed); resource rich, high disturbance (disturbed); and stressed environments containing herbivores (grazed). Results: In disturbed environments, plants increased reproduction at the expense of ability to compete for light and nitrogen. In competitive environments, plants traded off reproductive output and leaf production for vertical growth. In stressed environments, plants traded off vertical growth and reproductive output for nitrogen acquisition, contradicting Grime's (2001) theory that slow-growing, competitively inferior strategies are selected in stressed environments. The contradiction is partly resolved by incorporating herbivores into the stressed environment, which selects for increased investment in defence, at the expense of competitive ability and reproduction. Conclusion: Our explicit modelling of trade-offs produces rigorous testable explanations of observed associations between suites of traits and environments.

Resistance is costly: trade-offs between immunity, fecundity and survival in the pea aphid

Parasitoids are among the most important natural enemies of insects in many environments. Acyrthosiphon pisum, the pea aphid, is a common pest of the leguminous crops in temperate regions. Pea aphids are frequently attacked by a range of endoparasitic wasps, including the common aphidiine, Aphidius ervi. Immunity to parasitoid attack is thought to involve secondary symbiotic bacteria, the presence of which is associated with the death of the parasitoid egg. It has been suggested that there is a fecundity cost of resistance, as individuals carrying the secondary symbionts associated with parasitoid resistance have fewer offspring. Supporting this hypothesis, we find a positive relationship between fecundity and susceptibility to parasitoid attack. There is also a negative relationship between fecundity and off-plant survival time (which positively correlates with resistance to parasitoid attack). Taken together, these results suggest that the aphids can either invest in defence (parasitoid resistance, increased off-plant survival time) or reproduction, and speculate that this may be mediated by changes in the aphids' endosymbiont fauna. Furthermore, there is a positive relationship between aphid size and resistance, suggesting that successful resistance to parasitoid attack may involve physical, as well as physiological, defences.

Alocação dinâmica ótima com momentos de ordem superior para a estratégia de carry trade

O objetivo do presente trabalho é verificar se, ao levar-se em consideração momentos de ordem superior (assimetria e curtose) na alocação de uma carteira de carry trade, há ganhos em relação à alocação tradicional que prioriza somente os dois primeiros momentos (média e variância). A hipótese da pesquisa é que moedas de carry trade apresentam retornos com distribuição não-Normal, e os momentos de ordem superior desta têm uma dinâmica, a qual pode ser modelada através de um modelo da família GARCH, neste caso IC-GARCHSK. Este modelo consiste em uma equação para cada momento condicional dos componentes independentes, explicitamente: o retorno, a variância, a assimetria, e a curtose. Outra hipótese é que um investidor com uma função utilidade do tipo CARA (constant absolute risk aversion), pode tê-la aproximada por uma expansão de Taylor de 4ª ordem. A estratégia do trabalho é modelar a dinâmica dos momentos da série dos logartimos neperianos dos retornos diários de algumas moedas de carry trade através do modelo IC-GARCHSK, e estimar a alocação ótima da carteira dinamicamente, de tal forma que se maximize a função utilidade do investidor. Os resultados mostram que há ganhos sim, ao levar-se em consideração os momentos de ordem superior, uma vez que o custo de oportunidade desta foi menor que o de uma carteira construída somente utilizando como critérios média e variância.

Biomechanical evaluation of internal and external hexagon platform switched implant-abutment connections: An in vitro laboratory and three-dimensional finite element analysis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Illegal trade of the guitarfish Rhinobatos horkelii on the coasts of central and southern Brazil: genetic identification to aid conservation

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)