Design and implementation of FPGA-based LQ control of active magnetic bearings

The need for high performance, high precision, and energy saving in rotating machinery demands an alternative solution to traditional bearings. Because of the contactless operation principle, the rotating machines employing active magnetic bearings (AMBs) provide many advantages over the traditional ones. The advantages such as contamination-free operation, low maintenance costs, high rotational speeds, low parasitic losses, programmable stiffness and damping, and vibration insulation come at expense of high cost, and complex technical solution. All these properties make the use of AMBs appropriate primarily for specific and highly demanding applications. High performance and high precision control requires model-based control methods and accurate models of the flexible rotor. In turn, complex models lead to high-order controllers and feature considerable computational burden. Fortunately, in the last few years the advancements in signal processing devices provide new perspective on the real-time control of AMBs. The design and the real-time digital implementation of the high-order LQ controllers, which focus on fast execution times, are the subjects of this work. In particular, the control design and implementation in the field programmable gate array (FPGA) circuits are investigated. The optimal design is guided by the physical constraints of the system for selecting the optimal weighting matrices. The plant model is complemented by augmenting appropriate disturbance models. The compensation of the force-field nonlinearities is proposed for decreasing the uncertainty of the actuator. A disturbance-observer-based unbalance compensation for canceling the magnetic force vibrations or vibrations in the measured positions is presented. The theoretical studies are verified by the practical experiments utilizing a custom-built laboratory test rig. The test rig uses a prototyping control platform developed in the scope of this work. To sum up, the work makes a step in the direction of an embedded single-chip FPGA-based controller of AMBs.

Identification of carotenoids using mass spectrometry

The present review compiles positive MS fragmentation data of selected carotenoids obtained using various ionization techniques and matrices. In addition, new experimental data from the analysis of carotenoids in transgenic maize and rice callus are provided. Several carotenes and oxygen-functionalized carotenoids containing epoxy, hydroxyl, and ketone groups were ionized by atmospheric pressure chemical ionization (APCI)-tandem mass spectrometry (MS/MS) in positive ion mode. Thus, on the basis of the information obtained from the literature and our own experiments, we identified characteristic carotenoid ions that can be associated to functional groups in the structures of these compounds. In addition, pigments with a very similar structure were differentiated through comparison of the intensities of their fragments. The data provide a basis for the structural elucidation of carotenoids by mass spectrometry (MS).

AV38 - Cuadros morfológicos

Aplicación de las matrices morfológicas como metodología de rediseño industrial

Nelitietrukin ohjausjärjestelmän suunnittelu QFD-laatutyökalua hyväksikäyttäen

Tämä työ käsittelee tuotekehitysprojektia, jonka tarkoituksena on suunnitella uusi nelitietyöntömastotrukki asiakaslähtöisesti QFD-laatutyökalua hyväksi käyttäen. Työ esittelee QFD-laatutyökalun, sekä varsinkin sen nelivaiheisen ASI:n toimintamallin. Työ antaa myös perusvalmiudet ASI:n toimintamallin käyttöön tuotekehitysprojektissa. Työssä keskitytään tarkastelemaan uuden ohjausjärjestelmän mekaanista kehittelyä. Suunnittelutyössä käytetään hyväksi ASI:n (American Supplier Institute) nelivaiheista QFD-laatutyökalua, joka on autoteollisuuden toimintatapoihin perustuva QFD-tekniikka. QFD tulee sanoista Quality Funcktion Deployment ja vapaasti suomennettuna se merkitsee asiakaslähtöinen tuotesuunnittelu. Nelivaiheinen QFD-malli koostuu seuraavista matriiseista: 1. Tuotteen suunnittelu, 2. osien suunnittelu ja kehittäminen, 3. prosessin suunnittelu sekä 4. tuotannon suunnittelu. Matriisin tulokset muodostavat aina seuraavan matriisin lähtökohdat. Ensimmäisen matriisin lähtökohdat muodostuvat asiakastarvekuvauksesta, joka saadaan haastatteluista, tutkimuksista yms. Tuotekehitysprojektissa kehitetty TEM-monitietrukki, jossa rajattomasti ympäripyöriviä tukipyöriä ohjataan CAN-väylän kautta älykkäällä ohjauslogiikalla, on markkinoilla erittäin kilpailukykyinen sekä ominaisuuksiensa että hintansa puolesta. QFD yhdessä huolellisesti analysoidun asiakastarvekuvauksen kanssa selkeyttää ja priorisoi tuotteen spesifikaation määrittelyä sekä ohjaa tuotteen kehittelyä ja tuotannollistamista. Tuotekehitysprojekti pysyy aikataulussaan ja tuotannollistamisen kynnyksellä tehtävät muutokset vähenevät selkeän jäsentelyn ansiosta.

Chromatographic analysis of lignans supplemented in foods

Fytoestrogeenit ovat kasvimateriaalista peräisin olevia yhdisteitä, joilla on ihmisen estrogeeni-hormonin kaltaista aktiivisuutta. Fytoestrogeenit voidaan jakaa kolmeen pääryhmään, joista yksi merkittävä ryhmä on lignaanit. Lignaaneilla on todettu olevan antioxidatiivisia, antiviraalisia ja antibakteriaalisia ominaisuuksia. Niillä on todettu olevan myös positiivisia vaikutuksia hormoniperäisten syöpien ehkäisyssä. Näiden ominaisuuksien vuoksi lignaaneja pyritään hyödyntämään esimerkiksi aktiivisina ainesosina funktionaalisissa elintarvikkeissa. Tässä työssä tutkittiin lignaanin, hydroksimatairesinolin (HMRlignanTM) kemiallisia ominaisuuksia ja soveltuvuutta eri ruoka-aineisiin. Työn tarkoituksena oli selvittää ruoka-aineisiin lisätyn hydroksimatairesinolin kemiallista pysyvyyttä erilaisissa säilytys- ja prosessointioloissa sekä tutkia lignaanin liukoisuutta erilaisiin liuottimiin. Hydroksimatairesinolin analysoimiseksi ruoka-aineista käytettiin korkean erotuskyvyn omaavaa nestekromatografista menetelmää. Menetelmä validoitiin ennen varsinaista analysointia ICH-ohjeiston mukaisesti. Validoinnissa tutkittiin kromatografiamenetelmän spesifisyys, lineaarisuus, tarkkuus, oikeellisuus sekä detektointi- ja määritysrajat tutkittavalle lignaanille. Käytetty menetelmä soveltui hyvin lignaanin analysoimiseen ruoka-aineista. Hydroksimatairesinolin vesiliukoisuuden todettiin olevan noin 1 mg/ml. Tutkimukset osoittivat hydroksimatairesinolin olevan stabiili alle 50ºC:en lämpötiloissa. Korkeammissa lämpötiloissa hydroksimatairesinoli oli stabiili jauhemuodossa lisättynä.

Sherali-Adams Relaxations and Indistinguishability in Counting Logics

Two graphs with adjacency matrices $\mathbf{A}$ and $\mathbf{B}$ are isomorphic if there exists a permutation matrix $\mathbf{P}$ for which the identity $\mathbf{P}^{\mathrm{T}} \mathbf{A} \mathbf{P} = \mathbf{B}$ holds. Multiplying through by $\mathbf{P}$ and relaxing the permutation matrix to a doubly stochastic matrix leads to the linear programming relaxation known as fractional isomorphism. We show that the levels of the Sherali--Adams (SA) hierarchy of linear programming relaxations applied to fractional isomorphism interleave in power with the levels of a well-known color-refinement heuristic for graph isomorphism called the Weisfeiler--Lehman algorithm, or, equivalently, with the levels of indistinguishability in a logic with counting quantifiers and a bounded number of variables. This tight connection has quite striking consequences. For example, it follows immediately from a deep result of Grohe in the context of logics with counting quantifiers that a fixed number of levels of SA suffice to determine isomorphism of planar and minor-free graphs. We also offer applications in both finite model theory and polyhedral combinatorics. First, we show that certain properties of graphs, such as that of having a flow circulation of a prescribed value, are definable in the infinitary logic with counting with a bounded number of variables. Second, we exploit a lower bound construction due to Cai, Fürer, and Immerman in the context of counting logics to give simple explicit instances that show that the SA relaxations of the vertex-cover and cut polytopes do not reach their integer hulls for up to $\Omega(n)$ levels, where $n$ is the number of vertices in the graph.

The effects of milk as a food matrix for polyphenols on the excretion profile of cocoa (-)-Epicatechin metabolites in healthy humans subjects

The effect of different food matrices on the metabolism and excretion of polyphenols is uncertain. The objective of the study was to evaluate the possible effect of milk on the excretion of (2)-epicatechin metabolites from cocoa powder after its ingestion with and without milk. Twenty-one volunteers received the following three test meals each in a randomised cross-over design with a 1-week interval between meals: (1) 250 ml whole milk as a control; (2) 40 g cocoa powder dissolved in 250 ml whole milk (CC-M); (3) 40 g cocoa powder dissolved in 250 ml water (CC-W). Urine was collected before consumption and during the 0-6, 6-12 and 12-24 h periods after consumption. (2)-Epicatechin metabolite excretion was measured using liquid chromatography-MS. One (2)-epicatechin glucuronide and three (2)-epicatechin sulfates were detected in urine excreted after the intake of the two cocoa beverages (CC-M and CC-W). The results show that milk does not significantly affect the total amount of metabolites excreted in urine. However, differences in metabolite excretion profiles were observed; there were changes in the glucuronide and sulfate excretion rates, and the sulfation position between the period of excretion and the matrix. The matrix in which polyphenols are consumed can affect their metabolism and excretion, and this may affect their biological activity. Thus, more studies are needed to evaluate the effect of these different metabolite profiles on the body.

Assignment markets with the same core

[spa] En el contexto de los juegos de asignación bilaterales, estudiamos el conjunto de matrices asociadas a mercados de asignación con el mismo nucleo. Se proporcionan condiciones sobre las entradas de la matriz que aseguran que los juegos de asignación asociados tienen el mismo núcleo. Se prueba que este conjunto de matrices que dan lugar al mismo núcleo forman un semirretículo con un número finito de elementos minimales y un único máximo. Se da una caracterización de estos elementos minimales. También se proporciona una condición suficiente para obtener un retículo.

Spectral Analysis of Buffers in Communication Systems

Muokatun matriisi-geometrian tekniikan kehitys yleimmäksi jonoksi on esitelty tässä työssä. Jonotus systeemi koostuu useista jonoista joilla on rajatut kapasiteetit. Tässä työssä on myös tutkittu PH-tyypin jakautumista kun ne jaetaan. Rakenne joka vastaa lopullista Markovin ketjua jossa on itsenäisiä matriiseja joilla on QBD rakenne. Myös eräitä rajallisia olotiloja on käsitelty tässä työssä. Sen esitteleminen matriisi-geometrisessä muodossa, muokkaamalla matriisi-geometristä ratkaisua on tämän opinnäytetyön tulos.

Assignment markets with the same core

[spa] En el contexto de los juegos de asignación bilaterales, estudiamos el conjunto de matrices asociadas a mercados de asignación con el mismo nucleo. Se proporcionan condiciones sobre las entradas de la matriz que aseguran que los juegos de asignación asociados tienen el mismo núcleo. Se prueba que este conjunto de matrices que dan lugar al mismo núcleo forman un semirretículo con un número finito de elementos minimales y un único máximo. Se da una caracterización de estos elementos minimales. También se proporciona una condición suficiente para obtener un retículo.

Obtencion de recubrimientos autolubricados por proyeccion termica de plasma atmosferico (APS) como alternativa a los lubricantes liquidos

La obtención de recubrimientos con bajos coeficientes de fricción, es una innovadora respuesta a la creciente demanda industrial de alternativas para los tradicionales sistemas lubricados con aceites. Para este fin, la introducción de un sólido lubricante, en una matriz con buenas propiedades mecánicas, ha de conferir al conjunto un bajo coeficiente de fricción y mejorar la resistencia al desgaste del recubrimiento, favoreciendo además, la utilización a elevadas temperaturas, en las que los lubricantes líquidos convencionales presentan limitaciones. En el Centro de Proyección Térmica (CPT) de la Universidad de Barcelona se han obtenido mediante proyección de Plasma Atmosférico (APS) recubrimientos autolubricados de Ni-Grafito y Cr2O3-CaF2, estudiando con especial interés las propiedades y el efecto que produce el grafito y el CaF2 en las matrices metálica y cerámica respectivamente. Se ha determinado en los dos casos que el desgaste originado en los recubrimientos es bajo, si bien los coeficientes de fricción varían ostensiblemente en función del sistema indicado. Los resultados obtenidos indican que el recubrimiento de Ni-Grafito posee un comportamiento idóneo capaz de competir con los tradicionales lubricantes líquidos.

Self-Organising Maps and Correlation Analysis as a Tool to Explore Patterns in Excitation-Emission Matrix Data Sets and to Discriminate Dissolved Organic Matter Fluorescence Components

Dissolved organic matter (DOM) is a complex mixture of organic compounds, ubiquitous in marine and freshwater systems. Fluorescence spectroscopy, by means of Excitation-Emission Matrices (EEM), has become an indispensable tool to study DOM sources, transport and fate in aquatic ecosystems. However the statistical treatment of large and heterogeneous EEM data sets still represents an important challenge for biogeochemists. Recently, Self-Organising Maps (SOM) has been proposed as a tool to explore patterns in large EEM data sets. SOM is a pattern recognition method which clusterizes and reduces the dimensionality of input EEMs without relying on any assumption about the data structure. In this paper, we show how SOM, coupled with a correlation analysis of the component planes, can be used both to explore patterns among samples, as well as to identify individual fluorescence components. We analysed a large and heterogeneous EEM data set, including samples from a river catchment collected under a range of hydrological conditions, along a 60-km downstream gradient, and under the influence of different degrees of anthropogenic impact. According to our results, chemical industry effluents appeared to have unique and distinctive spectral characteristics. On the other hand, river samples collected under flash flood conditions showed homogeneous EEM shapes. The correlation analysis of the component planes suggested the presence of four fluorescence components, consistent with DOM components previously described in the literature. A remarkable strength of this methodology was that outlier samples appeared naturally integrated in the analysis. We conclude that SOM coupled with a correlation analysis procedure is a promising tool for studying large and heterogeneous EEM data sets.

The Dynamic Customer Portfolio Method in Customer Relationship Management

Tutkielman tavoitteena on määritellä keskeiset ja sopivat asiakasportfoliomallit ja asiakasmatriisit asiakassuhteen määrittämiseen. Tutkimus keskittyy asiakassuhteen arvottamiseen ja avainasiakkaiden määrittämiseen kohdeyrityksessä. Keskeisimmät ja sopivimmat asiakasportfliomallit huomioidaan asiakkaiden arvioinnissa. Tutkielman teoriaosassa esitellään tunnetuimmat ja käytetyimmät asiakasportfoliomallit ja matriisit alan kirjallisuuden perusteella. Tämän lisäksi asiakasportfoliomalleihin yhdistetään näkökulmia suhdemarkkinoinnin, asiakkuuksien johtamisen ja tuoteportfolioiden teorioista. Keskeisimmät kirjallisuuden lähteet ovat johtamisen ja markkinoinnin alalta. Tutkielman empiriaosassa esitellään kohdeyritys ja sen tämän hetkinen asiakassuhteiden johtamiskäytäntö. Lisäksi tehdään parannusehdotuksia kohdeyrityksen nykyiseen asiakassuhteiden arvottamismenetelmään jotta asiakassuhteiden arvon laskeminen vastaisi mahdollisimman hyvin kohdeyrityksen nykyisiä tarpeita. Asiakassuhteen arvon määrittämiseksi käytetään myös fokusryhmähaastattelua. Avainasiakkaat määritellään ja tilannetta havainnollistetaan sijoittamalla avainasiakkaat asiakasportfolioon.

Intrahemispheric cortico-cortical connections of the human auditory cortex.

The human auditory cortex comprises the supratemporal plane and large parts of the temporal and parietal convexities. We have investigated the relevant intrahemispheric cortico-cortical connections using in vivo DSI tractography combined with landmark-based registration, automatic cortical parcellation and whole-brain structural connection matrices in 20 right-handed male subjects. On the supratemporal plane, the pattern of connectivity was related to the architectonically defined early-stage auditory areas. It revealed a three-tier architecture characterized by a cascade of connections from the primary auditory cortex to six adjacent non-primary areas and from there to the superior temporal gyrus. Graph theory-driven analysis confirmed the cascade-like connectivity pattern and demonstrated a strong degree of segregation and hierarchy within early-stage auditory areas. Putative higher-order areas on the temporal and parietal convexities had more widely spread local connectivity and long-range connections with the prefrontal cortex; analysis of optimal community structure revealed five distinct modules in each hemisphere. The pattern of temporo-parieto-frontal connectivity was partially asymmetrical. In conclusion, the human early-stage auditory cortical connectivity, as revealed by in vivo DSI tractography, has strong similarities with that of non-human primates. The modular architecture and hemispheric asymmetry in higher-order regions is compatible with segregated processing streams and lateralization of cognitive functions.

Structural Brain Connectivity in School-Age Preterm Infants Provides Evidence for Impaired Networks Relevant for Higher Order Cognitive Skills and Social Cognition.

Extreme prematurity and pregnancy conditions leading to intrauterine growth restriction (IUGR) affect thousands of newborns every year and increase their risk for poor higher order cognitive and social skills at school age. However, little is known about the brain structural basis of these disabilities. To compare the structural integrity of neural circuits between prematurely born controls and children born extreme preterm (EP) or with IUGR at school age, long-ranging and short-ranging connections were noninvasively mapped across cortical hemispheres by connection matrices derived from diffusion tensor tractography. Brain connectivity was modeled along fiber bundles connecting 83 brain regions by a weighted characterization of structural connectivity (SC). EP and IUGR subjects, when compared with controls, had decreased fractional anisotropy-weighted SC (FAw-SC) of cortico-basal ganglia-thalamo-cortical loop connections while cortico-cortical association connections showed both decreased and increased FAw-SC. FAw-SC strength of these connections was associated with poorer socio-cognitive performance in both EP and IUGR children.