Non-Linear Unsteady Aerodynamic Response Approximation Using Multi-Layer Functionals

Non-linear functional representation of the aerodynamic response provides a convenient mathematical model for motion-induced unsteady transonic aerodynamic loads response, that accounts for both complex non-linearities and time-history effects. A recent development, based on functional approximation theory, has established a novel functional form; namely, the multi-layer functional. For a large class of non-linear dynamic systems, such multi-layer functional representations can be realised via finite impulse response (FIR) neural networks. Identification of an appropriate FIR neural network model is facilitated by means of a supervised training process in which a limited sample of system input-output data sets is presented to the temporal neural network. The present work describes a procedure for the systematic identification of parameterised neural network models of motion-induced unsteady transonic aerodynamic loads response. The training process is based on a conventional genetic algorithm to optimise the network architecture, combined with a simplified random search algorithm to update weight and bias values. Application of the scheme to representative transonic aerodynamic loads response data for a bidimensional airfoil executing finite-amplitude motion in transonic flow is used to demonstrate the feasibility of the approach. The approach is shown to furnish a satisfactory generalisation property to different motion histories over a range of Mach numbers in the transonic regime.

Proposal of methodology for the modeling and control of manipulators

Industrial applications demand that robots operate in agreement with the position and orientation of their end effector. It is necessary to solve the kinematics inverse problem. This allows the displacement of the joints of the manipulator to be determined, to accomplish a given objective. Complete studies of dynamical control of joint robotics are also necessary. Initially, this article focuses on the implementation of numerical algorithms for the solution of the kinematics inverse problem and the modeling and simulation of dynamic systems. This is done using real time implementation. The modeling and simulation of dynamic systems are performed emphasizing off-line programming. In sequence, a complete study of the control strategies is carried out through the study of several elements of a robotic joint, such as: DC motor, inertia, and gearbox. Finally a trajectory generator, used as input for a generic group of joints, is developed and a proposal of the controller's implementation of joints, using EPLD development system, is presented.

Syntaktisk komplexitet och korrekthet – en studie av syntaktiskt komplexa strukturer i finska gymnasisters skrivna L2 svenska

Tämän tutkielman tarkoituksena on tutkia syntaktista kompleksisuutta ja kompleksisten rakenteiden oikeellisuutta sekä näiden aspektien suhdetta suomenkielisten lukiolaisten kirjoitetussa oppijankielessä sekä ryhmä- että yksilötasolla. Lisäksi tarkoituksena on tutkia, miten syntaktinen kompleksisuus, oikeellisuus ja näiden välinen suhde kehittyy Eurooppalaiseen viitekehykseen perustuvien taitotasojen välillä ja yksilötasolla. Oppijankielen rakennetta lähestytään CAF-teorian (kompleksisuus, tarkkuus ja sujuvuus) näkökulmasta. CAF-hypoteesien mukaan oppijankieli kehittyy sekä kompleksisuuden että oikeellisuuden osalta oppijankielen yleisen taitotason kehittyessä. Kompleksisuuden ja oikeellisuuden välistä suhdetta tarkastellaan sekä Trade-Off-teorian (Skehan 1998) että kognitioteorian (Robinson 2001) avulla. Teoreettiseen viitekehykseen kuuluvat myös Dynamic Systems -teoria (esim. Larsen-Freeman 2006) ja prosessoitavuusteoria (Pienemann 1998). Näitä hypoteeseja ja teorioita tarkastellaan sekä kvantitatiivisesti että kvalitatiivisesti. Kvalitatiiviseen analyysiin sisältyy tapaustutkimus, jossa kuuden koehenkilön tekstejä tarkastellaan oppijatyyppikategorisoinnin avulla (Norrby & Håkansson 2007). Aiemman tutkimuksen pohjalta (Wolfe-Quintero, Inagaki & Kim 1998, Bergman & Abrahamsson 2004) valittiin seuraavat mittarityypit kompleksisuudelle: tuotosyksiköiden keskimääräinen pituus, suhdelukuihin perustuva kompleksisuus ja ns. topikalisoitujen rakenteiden määrä. Oikeellisuutta mitataan virheettömien lauseiden, sivulauseiden ja topikalisoitujen rakenteiden avulla. Tutkimuksessa tutkitaan 46 lukiolaisen kolmella materiaalinkeräyskierroksella kirjoittamia mielipidetekstejä. Analysoitavien tekstien kokonaismäärä on täten 138. Käytetty materiaali on osa Topling-projektia, jonka yhteydessä tekstit on arvioitu Eurooppalaisen viitekehyksen taitotasojen mukaan. Tässä tutkielmassa analysoitavat tekstit sijoittuvat taitotasoille A1, A2 ja B1. Kvantitatiivinen analyysi osoitti merkittävän yhteyden taitotason ja kompleksisuuden välille. Myös vertailu kolmen aineistonkeruukierroksen välillä osoitti tilastollisesti merkitsevää kehitystä lähes kaikkien kompleksisuusmittareiden osalta. Oikeellisuusaspektin tilastollinen analyysi puolestaan osoitti, ettei taitotaso korreloi oikeellisuuden kanssa. Ainoan tilastollisesti merkitsevän eron aineistonkeruukierrosten välille näyttää mittari EFC/C, mutta ero on negatiivinen. Toisin sanoen virheettömien lauseiden osuus väheni kierrosten välillä. Nämä havainnot kompleksisuudesta ja oikeellisuudesta viittaavat trade-off-vaikutukseen aspektien välillä. Tilastollinen analyysi ei kuitenkaan osoittanut, että aspektien välillä olisi lineaarista suhdetta. Kvalitatiivinen analyysi osoitti, että koehenkilöiden tapa käsitellä informaatiota teksteissään vaikuttaa kompleksisuuden ja oikeellisuuden väliseen suhteeseen, ja että tämä suhde on luonteeltaan dynaaminen. Tutkielman keskeisimmät tulokset osoittavat, että kompleksisuuden ja oikeellisuuden välinen suhde vaihtelee sekä koehenkilöiden että koehenkilön eri tekstien välillä. Lisäksi tulokset osoittavat, että komponenttien välinen suhde voi olla luonteeltaan sekä kilpailevaa (Trade-Off-teoria) että tasapuolista (kognitioteoria).

Hydraulic and fluvial geomorphological models for a bedrock channel reach of the Twenty Mile Creek /

Bedrock channels have been considered challenging geomorphic settings for the application of numerical models. Bedrock fluvial systems exhibit boundaries that are typically less mobile than alluvial systems, yet they are still dynamic systems with a high degree of spatial and temporal variability. To understand the variability of fluvial systems, numerical models have been developed to quantify flow magnitudes and patterns as the driving force for geomorphic change. Two types of numerical model were assessed for their efficacy in examining the bedrock channel system consisting of a high gradient portion of the Twenty Mile Creek in the Niagara Region of Ontario, Canada. A one-dimensional (1-D) flow model that utilizes energy equations, HEC RAS, was used to determine velocity distributions through the study reach for the mean annual flood (MAF), the 100-year return flood and the 1,000-year return flood. A two-dimensional (2-D) flow model that makes use of Navier-Stokes equations, RMA2, was created with the same objectives. The 2-D modeling effort was not successful due to the spatial complexity of the system (high slope and high variance). The successful 1 -D model runs were further extended using very high resolution geospatial interpolations inherent to the HEC RAS extension, HEC geoRAS. The modeled velocity data then formed the basis for the creation of a geomorphological analysis that focused upon large particles (boulders) and the forces needed to mobilize them. Several existing boulders were examined by collecting detailed measurements to derive three-dimensional physical models for the application of fluid and solid mechanics to predict movement in the study reach. An imaginary unit cuboid (1 metre by 1 metre by 1 metre) boulder was also envisioned to determine the general propensity for the movement of such a boulder through the bedrock system. The efforts and findings of this study provide a standardized means for the assessment of large particle movement in a bedrock fluvial system. Further efforts may expand upon this standardization by modeling differing boulder configurations (platy boulders, etc.) at a high level of resolution.

SQualTrack: A Tool for Robust Fault Detection

One of the techniques used to detect faults in dynamic systems is analytical redundancy. An important difficulty in applying this technique to real systems is dealing with the uncertainties associated with the system itself and with the measurements. In this paper, this uncertainty is taken into account by the use of intervals for the parameters of the model and for the measurements. The method that is proposed in this paper checks the consistency between the system's behavior, obtained from the measurements, and the model's behavior; if they are inconsistent, then there is a fault. The problem of detecting faults is stated as a quantified real constraint satisfaction problem, which can be solved using the modal interval analysis (MIA). MIA is used because it provides powerful tools to extend the calculations over real functions to intervals. To improve the results of the detection of the faults, the simultaneous use of several sliding time windows is proposed. The result of implementing this method is semiqualitative tracking (SQualTrack), a fault-detection tool that is robust in the sense that it does not generate false alarms, i.e., if there are false alarms, they indicate either that the interval model does not represent the system adequately or that the interval measurements do not represent the true values of the variables adequately. SQualTrack is currently being used to detect faults in real processes. Some of these applications using real data have been developed within the European project advanced decision support system for chemical/petrochemical manufacturing processes and are also described in this paper

Expert supervision based on cases

The paper focuses on taking advantage of large amounts of data that are systematically stored in plants (by means of SCADA systems), but not exploited enough in order to achieve supervisory goals (fault detection, diagnosis and reconfiguration). The methodology of case base reasoning (CBR) is proposed to perform supervisory tasks in industrial processes by re-using the stored data. The goal is to take advantage of experiences, registered in a suitable structure as cam, avoiding the tedious task of knowledge acquisition and representation needed by other reasoning techniques as expert systems. An outlook of CBR terminology and basic concepts are presented. The adaptation of CBR in performing expert supervisory tasks, taking into account the particularities and difficulties derived from dynamic systems, is discussed. A special interest is focused in proposing a general case definition suitable for supervisory tasks. Finally, this structure and the whole methodology is tested in a application example for monitoring a real drier chamber

Agile methodologies

Outlines of both Scrum and Dynamic Systems Development Model

Soft Sytems Modelling

This presentation introduces Soft Systems Modelling as a technique to support investigating the behaviour of dynamic systems in the real world. It combines techniques from General Systems Theory, Soft Systems Methodolgy and Critical Systems Heuristics. Personas and Scenarios are used as a technique for exploring the motivations of stakeholders in the systems.

Geometric characterization of red blood cells. Differentiation of normal and pathologic samples

Introduction. Fractal geometry measures the irregularity of abstract and natural objects with the fractal dimension. Fractal calculations have been applied to the structures of the human body and to quantifications in physiology from the theory of dynamic systems.Material and Methods. The fractal dimensions were calculated, the number of occupation spaces in the space border of box counting and the area of two red blood cells groups, 7 normal ones, group A, and 7 abnormal, group B, coming from patient and of bags for transfusion, were calculated using the method of box counting and a software developed for such effect. The obtained measures were compared, looking for differences between normal and abnormal red blood cells, with the purpose of differentiating samples.Results. The abnormality characterizes by a number of squares of occupation of the fractal space greater or equal to 180; values of areas between 25.117 and 33.548 correspond to normality. In case that the evaluation according to the number of pictures is of normality, must be confirmed with the value of the area applied to adjacent red blood cells within the sample, that in case of having values by outside established and/or the greater or equal spaces to 180, they suggest abnormality of the sample.Conclusions. The developed methodology is effective to differentiate the red globules alterations and probably useful in the analysis of bags of transfusion for clinical use 

Utilización de los conceptos de caos y complejidad en empresas del sector financiero

Este proyecto busca determinar que utilización se hace de los conceptos de caos y complejidad en las empresas del sector financiero colombiano, para así encontrar la relación entre estos conceptos y la ocurrencia de eventos en la economía actual. Se adoptó un método descriptivo, donde se tomará como unidad de análisis una empresa representativa del sector financiero de Colombia. La compañía escogida para el análisis fue Bancolombia, la cual debido a su larga trayectoria dentro de la economía colombiana, ha demostrado un buen desempeño y el logro de sus objetivos a nivel nacional e internacional. El análisis realizado permitió tener una visión amplia y representativa del significado que el caos y la complejidad tienen para el sector financiero; y como sus respectivos conceptos se aplican a la hora de enfrentar condiciones extremas en la industria o la economía. Pero también como el comportamiento de variables pertenecientes a otras industrias, tienen la capacidad de afectar e influir en el normal comportamiento de la compañía. Se concluyó además que Bancolombia en épocas de crisis logra ser mucho más realista al afrontar los momentos. Las crisis se muestran como caos dentro de un sistema simple y organizado que afecta a sus diferentes variables no lineales, y que puede llegar a una interacción entre otros sistemas, produciendo así comportamientos críticos y complicados. Se muestra también que la complejidad dentro de un sistema financiero es una creación de interacciones simples que muestran un parámetro claro, casi deducible, que al interactuar entre todas se convierte en complejidad para las organizaciones como Bancolombia.

Diseño y Evaluación de intervenciones en organizaciones empresariales desde la dinámica de sistemas – revisión teórica. Sistemas – Revisión Teórica.

Este trabajo tiene como objetivo hacer una revisión teórica desde los inicios de la Teoría General de Sistemas, hasta el desarrollo de la dinámica de sistemas, todo lo que estas dos teorías plantean, además de muchas otras teorías de las cuales estas se encuentran rodeadas y conectadas muy cercanamente, ya que partiendo del planteamiento que hizo el biólogo Ludwig Von Bertalanffy se derivaron diversas corrientes de pensamiento, todas alrededor del enfoque y pensamiento de sistemas, y de la cual se deriva la más importante para nosotros en este trabajo de la cual es padre el Ingeniero Jay Wright Forrester, la Dinámica de Sistemas. Muchas de estas otras teorías tienen como objetivo generar estrategias de cambio en las organizaciones mediante diferentes metodologías, pero todas con el fin de alcanzar un desempeño óptimo en los procesos que son realizados en las organizaciones. Este proyecto es planteado ante la necesidad de tener un amplio conocimiento teórico de todo lo que conllevan los planteamientos de la Dinámica de Sistemas los cuales van de la mano junto con el pensamiento sistémico y el modelamiento organizacional, el cual veremos cómo es desarrollado desde el enfoque de la Dinámica de Sistemas a través de distintos modelos y en la actualidad herramientas informáticas tales como software diseñados exclusivamente para el modelamiento desde la Dinámica de Sistemas.

Aproximación a un marco teórico para la construcción de una metodología para el estudio sistémico de sectores estratégicos

En la búsqueda de adaptabilidad por parte de las organizaciones, para sobrevivir y crecer frente a los cambios, así como de los procesos de formulación y revisión de la estrategia empresarial para la toma de decisiones, la exploración e interpretación del entorno, sus elementos y dinámica se han convertido en una necesidad apremiante. En este contexto, una de las herramientas que permite a las organizaciones mejorar la visión sectorial es la metodología del Análisis Estructural de Sectores Estratégicos (en adelante AESE). Esta visión que se construye a partir de la aplicación de dicha metodología se deriva de los procesos de análisis y de síntesis. En el mismo sentido, la falta de uniformidad del mundo actual, la cantidad de factores que impactan el desempeño organizacional y la complejidad de las interacciones que se dan en los sectores estratégicos conducen a la búsqueda un nuevo enfoque para comprenderlos e intervenirlos. Lo anterior debido a que es claro que desde el pensamiento analítico no se contemplan las múltiples interrelaciones en los sectores estratégicos, su permanente variación, ni los procesos circulares que en ellos se dan, por lo cual la visión que proporciona se considera limitada para comprender la realidad y guiar a los directivos empresariales en la toma de decisiones estratégicas. Por el contrario, el uso del pensamiento sistémico en el estudio sectorial sí posibilita la comprensión de los sectores como sistemas, su diseño, estructura (relaciones) y funcionamiento (dinámica) a fin de obtener una visión de conjunto para intervenirlos. Dentro de los beneficios que brinda la aplicación del pensamiento sistémico (dinámica de sistemas) se encuentra la posibilidad de simular un modelo dinámico que permite determinar el futuro de los sectores estratégicos y guiar a las organizaciones a la definición de políticas alineadas con la búsqueda de la perdurabilidad. Luego, el presente trabajo de investigación pretende establecer los elementos teóricos, conceptuales y metodológicos, asociados con la toma de decisiones estratégicas y con el pensamiento sistémico (dinámica de sistemas), que contribuyen a la construcción de una metodología para el Estudio Sistémico de Sectores Estratégicos (en adelante ESSE).

Gestión de la cadena de suministros desde la dinámica de sistemas. Aproximación al mejoramiento de la toma de decisiones

El objetivo de este trabajo es hacer un estudio sobre la cadena de suministros en organizaciones empresariales desde la Dinámica de Sistemas y como esta puede aportar al desempeño y el control de las cadenas de suministros. Se buscará Abordar el cocimiento sobre tres perspectivas de Supply Chain y su relación con la dinámica de sistemas. También se buscará identificar los tipos de integración en las actividades de la gestión en la cadena de suministros y sus horizontes de planeación. Por último, se pretende analizar las aplicaciones de Supply Chain Management que se han basado en el uso de la metodología de dinámica de sistemas. Para esto, la investigación empezará por definir la problemática alrededor de unir estas dos áreas y definirá el marco teórico que fundan estas dos disciplinas. Luego se abordará la metodología usada por la Dinámica de Sistemas y los diferentes aspectos de la cadena de suministros. Se Ahondará en el acercamiento de las dos disciplinas y como convergen ayudando la SD a la SCM (Supply Chain Management). En este punto también se describirán los trabajos en los diferentes enfoques que se han hecho a partir de uso de la dinámica de sistemas. Por último, presentaremos las correspondientes conclusiones y comentarios acerca de este campo de investigación y su pertinencia en el campo de la Supply Chain. Esta investigación abarca dos grandes corrientes de pensamiento, una sistémica, a través de la metodología de dinámica de sistemas y la otra, lógico analítica la cual es usada en Supply Chain. Se realizó una revisión de la literatura sobre las aplicaciones de dinámica de sistemas (SD) en el área de Supply Chain, sus puntos en común y se documentaron importantes empleos de esta metodología que se han hecho en la gestión de la cadena de suministros.

Time misalignments in fault detection and diagnosis

El desalineamiento temporal es la incorrespondencia de dos señales debido a una distorsión en el eje temporal. La Detección y Diagnóstico de Fallas (Fault Detection and Diagnosis-FDD) permite la detección, el diagnóstico y la corrección de fallos en un proceso. La metodología usada en FDD está dividida en dos categorías: técnicas basadas en modelos y no basadas en modelos. Esta tesis doctoral trata sobre el estudio del efecto del desalineamiento temporal en FDD. Nuestra atención se enfoca en el análisis y el diseño de sistemas FDD en caso de problemas de comunicación de datos, como retardos y pérdidas. Se proponen dos técnicas para reducir estos problemas: una basada en programación dinámica y la otra en optimización. Los métodos propuestos han sido validados sobre diferentes sistemas dinámicos: control de posición de un motor de corriente continua, una planta de laboratorio y un problema de sistemas eléctricos conocido como hueco de tensión.

Second-order cybernetics and enactive perception

Purpose - To present an account of cognition integrating second-order cybernetics (SOC) together with enactive perception and dynamic systems theory. Design/methodology/approach - The paper presents a brief critique of classical models of cognition then outlines how integration of SOC, enactive perception and dynamic systems theory can overcome some weaknesses of the classical paradigm. Findings - Presents the critique of evolutionary robotics showing how the issues of teleology and autonomy are left unresolved by this paradigm although their solution fits within the proposed framework. Research limitations/implications - The paper highlights the importance of genuine autonomy in the development of artificial cognitive systems. It sets out a framework within which the robofic research of cognitive systems could succeed. Practical implications - There are no immediate practical implications but see research implications. Originality/value - It joins the discussion on the fundamental nature of cognitive systems and emphasise the importance of autonomy and embodiment.