Brain dynamics underlying training-induced improvement in suppressing inappropriate action.

Inhibitory control, a core component of executive functions, refers to our ability to suppress intended or ongoing cognitive or motor processes. Mostly based on Go/NoGo paradigms, a considerable amount of literature reports that inhibitory control of responses to "NoGo" stimuli is mediated by top-down mechanisms manifesting ∼200 ms after stimulus onset within frontoparietal networks. However, whether inhibitory functions in humans can be trained and the supporting neurophysiological mechanisms remain unresolved. We addressed these issues by contrasting auditory evoked potentials (AEPs) to left-lateralized "Go" and right NoGo stimuli recorded at the beginning versus the end of 30 min of active auditory spatial Go/NoGo training, as well as during passive listening of the same stimuli before versus after the training session, generating two separate 2 × 2 within-subject designs. Training improved Go/NoGo proficiency. Response times to Go stimuli decreased. During active training, AEPs to NoGo, but not Go, stimuli modulated topographically with training 61-104 ms after stimulus onset, indicative of changes in the underlying brain network. Source estimations revealed that this modulation followed from decreased activity within left parietal cortices, which in turn predicted the extent of behavioral improvement. During passive listening, in contrast, effects were limited to topographic modulations of AEPs in response to Go stimuli over the 31-81 ms interval, mediated by decreased right anterior temporoparietal activity. We discuss our results in terms of the development of an automatic and bottom-up form of inhibitory control with training and a differential effect of Go/NoGo training during active executive control versus passive listening conditions.

Power quality improving with virtual flux-based voltage source line converter

Line converters have become an attractive AC/DC power conversion solution in industrial applications. Line converters are based on controllable semiconductor switches, typically insulated gate bipolar transistors. Compared to the traditional diode bridge-based power converters line converters have many advantageous characteristics, including bidirectional power flow, controllable de-link voltage and power factor and sinusoidal line current. This thesis considers the control of the lineconverter and its application to power quality improving. The line converter control system studied is based on the virtual flux linkage orientation and the direct torque control (DTC) principle. A new DTC-based current control scheme is introduced and analyzed. The overmodulation characteristics of the DTC converter are considered and an analytical equation for the maximum modulation index is derived. The integration of the active filtering features to the line converter isconsidered. Three different active filtering methods are implemented. A frequency-domain method, which is based on selective harmonic sequence elimination, anda time-domain method, which is effective in a wider frequency band, are used inharmonic current compensation. Also, a voltage feedback active filtering method, which mitigates harmonic sequences of the grid voltage, is implemented. The frequency-domain and the voltage feedback active filtering control systems are analyzed and controllers are designed. The designs are verified with practical measurements. The performance and the characteristics of the implemented active filtering methods are compared and the effect of the L- and the LCL-type line filteris discussed. The importance of the correct grid impedance estimate in the voltage feedback active filter control system is discussed and a new measurement-based method to obtain it is proposed. Also, a power conditioning system (PCS) application of the line converter is considered. A new method for correcting the voltage unbalance of the PCS-fed island network is proposed and experimentally validated.

Haulikkoratamelun minimoinnin suunnittelu

Työn tavoitteena oli tutkia kilpa- ja harjoitusammuntaan käytettävällä haulikkoradalla käytettäväksi soveltuvia passiivisia meluntorjuntamenetelmiä ja suunnitella niistä toimiva kokonaisuus kohderadoille siten, että rata-alueen läheisillä asuinalueilla alitetaan 50 dB LAIMax-taso sekä muilla alueilla ampumaratamelun ohjearvot. Aluksi tarkasteltiin kohderatojen vanhoja menetelmiä ja radan meluntorjunnan kannalta olennaiset suunnat selvitettiin mittauksilla. Myös laukausmelun spektriä tutkittiin mittauksilla. Olemassa oleville menetelmille etsittiin korvaavia ja täydentäviä menetelmiä. Radan sijoittaminen maastoon on tärkeä osa meluntorjuntaa uutta rataa suunniteltaessa, mutta kohteena olleiden ratojen sijoittamista ei voitu enää muuttaa. Koska haulikkoammunnan säännöt eivät mahdollista aliääniammusten tai äänenvaimentimien käyttöä, ei varsinaista melupäästöä pystytä pienentämään. Melulle altistuvan kohteen sisätilojen suojaaminenkin on käytännössä hyödytöntä, koska ampumamelun ohjearvot ovat ulkoalueille. Ainoastaan melun absorptio, etenemisen estäminen ja ohjaaminen ovat kelvollisia menetelmiä kohderadoilla. Rata-alueelle suunniteltiin uudet ratojen väliset meluseinät, joiden ääneneristävyys ja -absorptio on vanhoja seiniä parempi. Taustavallille suunniteltiin jatkamista maavallina ja korottamista meluaitana, joka toimii myös haulienkierrätysjärjestelmän runkona. Alueen maaperä suunniteltiin muutettavaksi akustisesti pehmeämmäksi. Käytettävien menetelmien suunnittelussa tehtiin eri vaihtoehdoille laskennallisia arvioita, tietokonemallinnuksia ja laboratoriokokeita. Myös uusia menetelmiä haulikkoradan meluntorjunnassa tutkittiin. Tutkimusten perusteella näitä menetelmiä tutkitaan jatkossa käytännössä.

Aktiivinen jännitteensäätö hajautetussa sähköntuotannossa

Hajautetun tuotannon määrä kasvaa jakeluverkossa tulevaisuudessa ja siksi jakeluverkon toiminta tulee muuttumaan aktiivisempaan suuntaan. Nykyisin tuotannon aiheuttamaa jännitteennousua rajoitetaan yleensä passiivisilla menetelmillä kuten vahvistamalla verkkoa. Tuotantolaitos ei tällöin osallistu jakeluverkon jännitteensäätöön. Tämä saattaa nostaa kapasiteetiltaan suurehkon tuotannon liittymiskustannukset niin korkeiksi, ettei tuotantolaitosta kannata rakentaa. Aktiivisella jännitteensäädöllä tuotantokapasiteettia voitaisiin merkittävästi kasvattaa nykyisissä jakeluverkoissa. Aktiivinen jännitteensäätö voi perustua joko paikalliseen säätöön, jolloin esim. tuotantolaitosta säädetään paikallisen jännitteen perusteella tai koordinoituun säätöön, jolloin verkon komponentteja säädetään kokonaisuutena. Työssä tutustutaan hajautettuun tuotantoon ja sen vaikutuksiin jakeluverkon jännitetasoissa sekä jännitteensäädössä. Työssä edetään passiivisesta jännitteensäädöstä aktiiviseen jännitteensäätöön. Aktiivisessa jännitteensäädössä tutustutaan muutamaan kirjallisuudessa esitettyyn algoritmiin ja käytännön toteutukseen. Työssä keskitytään vain verkon jännitetasoon, eikä muita jännitteen laadun ominaisuuksia oteta huomioon.

Meluntorjunta voiteluainetehtaassa

Melu on epämiellyttävää ja tarpeetonta ääntä. Se saattaa olla myös fysiologisesti haitallista aiheuttaen pahimmassa tapauksessa pysyvän kuulovaurion. Tämän diplomityön tavoitteena oli saada vähennettyä työntekijöiden päivittäistä meluannosta alle 80 desibeliin, jotta työntekijöiden työturvallisuus ja työskentelyolosuhteet paranisivat. Työn teoriaosuudessa kerrotaan yleisiä asioita äänestä, sen mittaamisesta, vaikutuksista ihmisiin, laitevalmistajien ja työnantajien velvollisuuksia sekä meluntorjunnan perusteita. Käytännön osiossa käydään läpi aikaisemmin tehtyjen melumittausten tuloksia, esitellään mittauksissa käytettyjä laitteita, esitellään kohteet joihin parannuksia tehtiin ja miten ne tehtiin, sekä käydään läpi kuinka suuri vaikutus kullakin parannuksella on ollut. Lisäksi verrataan ennen parannuksia tehtyjen meluannosmittausten tuloksia parannusten jälkeisiin tuloksiin. Tulokset olivat hyviä, sillä täyttökoneilla työskentelevien työntekijöiden meluannosmäärät putosivat alle 80 desibeliin.

Jatkuvan äänitehojakautuman algoritmi pitkien käytävien äänikenttien mallintamiseen

JÄKÄLA-algoritmi (Jatkuvan Äänitehojakautuman algoritmi Käytävien Äänikenttien LAskentaan) ja sen NUMO- ja APPRO-laskentayhtälöt perustuvat käytävällä olevan todellisen äänilähteen kuvalähteiden symmetriaan. NUMO on algoritmin numeerisen ratkaisun ja APPRO likiarvoratkaisun laskentayhtälö. Algoritmia johdettaessa oletettiin, että absorptiomateriaali oli jakautunut tasaisesti käytävän ääntä heijastaville pinnoille. Suorakaiteen muotoisen käytävän kuvalähdetason muunto jatkuvaksi äänitehojakautumaksi sisältää kolme muokkausvaihetta. Aluksi suorakaiteen kuvalähdetaso muunnetaan neliön muotoiseksi. Seuraavaksi neliön muotoisen kuvalähdetason samanarvoiset kuvalähteet siirretään koordinaattiakselille diskreetiksi kuvalähdejonoksi. Lopuksi kuvalähdejono muunnetaan jatkuvaksi äänitehojakautumaksi, jolloin käytävän vastaanottopisteen äänenpainetaso voidaan laskea integroimalla jatkuvan äänitehojakautuman yli. JÄKÄLA-algoritmin validiteetin toteamiseksi käytettiin testattua kaupallista AKURI-ohjelmaa. AKURI-ohjelma antoi myös hyvän käsityksen siitä, miten NUMO- ja APPRO-yhtälöillä lasketut arvot mahdollisesti eroavat todellisilla käytävillä mitatuista arvoista. JÄKÄLA-algoritmin NUMO- ja APPRO-yhtälöitä testattiin myös vertaamalla niiden antamia tuloksia kolmen erityyppisen käytävän äänenpainetasomittauksiin. Tässä tutkimuksessa on osoitettu, että akustisen kuvateorian pohjalta on mahdollista johtaa laskenta-algoritmi, jota voidaan soveltaa pitkien käytävien äänikenttien pika-arvioinnissa paikan päällä. Sekä teoreettinen laskenta että käytännön äänenpainetasomittaukset todellisilla käytävillä osoittivat, että JÄKÄLA-algoritmin yhtälöiden ennustustarkkuus oli erinomainen ideaalikäytävillä ja hyvä niillä todellisilla käytävillä, joilla ei ollut ääntä heijastavia rakenteita. NUMO- ja APPRO-yhtälöt näyttäisivät toimivan hyvin käytävillä, joiden poikkileikkaus oli lähes neliön muotoinen ja joissa pintojen suurin absorptiokerroin oli korkeintaan kymmenen kertaa pienintä absorptiokerrointa suurempi. NUMO- ja APPRO-yhtälöiden suurin puute on, etteivät ne ota huomioon pintojen erilaisia absorptiokertoimia eivätkä esineistä heijastuvia ääniä. NUMO- ja APPRO- laskentayhtälöt poikkesivat mitatuista arvoista eniten käytävillä, joilla kahden vastakkaisen pinnan absorptiokerroin oli hyvin suuri ja toisen pintaparin hyvin pieni, ja käytävillä, joissa oli massiivisia, ääntä heijastavia pilareita ja palkkeja. JÄKÄLA-algoritmin NUMO- ja APPRO-yhtälöt antoivat tutkituilla käytävillä kuitenkin selvästi tarkempia arvoja kuin Kuttruffin likiarvoyhtälö ja tilastollisen huoneakustiikan perusyhtälö. JÄKÄLA-algoritmin laskentatarkkuutta on testattu vain neljällä todellisella käytävällä. Algoritmin kehittämiseksi tulisi jatkossa käytävän vastakkaisia pintoja ja niiden absorptiokertoimia käsitellä laskennassa pareittain. Algoritmin validiteetin varmistamiseksi on mittauksia tehtävä lisää käytävillä, joiden absorptiomateriaalien jakautumat poikkeavat toisistaan.

Studies on function projective synchronization in chaotic and hyperchaotic systems

FPS is a more general form of synchronization. Hyperchaotic systems possessing more than one positive Lypaunov exponent exhibit highly complex behaviour and are more suitable for some applications like secure communications. In this thesis we report studies of FPS and MFPS of a few chaotic and hyperchaotic systems. When all the parameters of the system are known we show that active nonlinear control method can be efectively used to obtain FPS. Adaptive nonlinear control and OPCL control method are employed for obtaining FPS and MFPS when some or all parameters of the system are uncertain. A secure communication scheme based on MFPS is also proposed in theory. All our theoretical calculations are verified by numerical simulations.

Reinforcement Learning Approaches to Power System Scheduling

One major component of power system operation is generation scheduling. The objective of the work is to develop efficient control strategies to the power scheduling problems through Reinforcement Learning approaches. The three important active power scheduling problems are Unit Commitment, Economic Dispatch and Automatic Generation Control. Numerical solution methods proposed for solution of power scheduling are insufficient in handling large and complex systems. Soft Computing methods like Simulated Annealing, Evolutionary Programming etc., are efficient in handling complex cost functions, but find limitation in handling stochastic data existing in a practical system. Also the learning steps are to be repeated for each load demand which increases the computation time.Reinforcement Learning (RL) is a method of learning through interactions with environment. The main advantage of this approach is it does not require a precise mathematical formulation. It can learn either by interacting with the environment or interacting with a simulation model. Several optimization and control problems have been solved through Reinforcement Learning approach. The application of Reinforcement Learning in the field of Power system has been a few. The objective is to introduce and extend Reinforcement Learning approaches for the active power scheduling problems in an implementable manner. The main objectives can be enumerated as:(i) Evolve Reinforcement Learning based solutions to the Unit Commitment Problem.(ii) Find suitable solution strategies through Reinforcement Learning approach for Economic Dispatch. (iii) Extend the Reinforcement Learning solution to Automatic Generation Control with a different perspective. (iv) Check the suitability of the scheduling solutions to one of the existing power systems.First part of the thesis is concerned with the Reinforcement Learning approach to Unit Commitment problem. Unit Commitment Problem is formulated as a multi stage decision process. Q learning solution is developed to obtain the optimwn commitment schedule. Method of state aggregation is used to formulate an efficient solution considering the minimwn up time I down time constraints. The performance of the algorithms are evaluated for different systems and compared with other stochastic methods like Genetic Algorithm.Second stage of the work is concerned with solving Economic Dispatch problem. A simple and straight forward decision making strategy is first proposed in the Learning Automata algorithm. Then to solve the scheduling task of systems with large number of generating units, the problem is formulated as a multi stage decision making task. The solution obtained is extended in order to incorporate the transmission losses in the system. To make the Reinforcement Learning solution more efficient and to handle continuous state space, a fimction approximation strategy is proposed. The performance of the developed algorithms are tested for several standard test cases. Proposed method is compared with other recent methods like Partition Approach Algorithm, Simulated Annealing etc.As the final step of implementing the active power control loops in power system, Automatic Generation Control is also taken into consideration.Reinforcement Learning has already been applied to solve Automatic Generation Control loop. The RL solution is extended to take up the approach of common frequency for all the interconnected areas, more similar to practical systems. Performance of the RL controller is also compared with that of the conventional integral controller.In order to prove the suitability of the proposed methods to practical systems, second plant ofNeyveli Thennal Power Station (NTPS IT) is taken for case study. The perfonnance of the Reinforcement Learning solution is found to be better than the other existing methods, which provide the promising step towards RL based control schemes for practical power industry.Reinforcement Learning is applied to solve the scheduling problems in the power industry and found to give satisfactory perfonnance. Proposed solution provides a scope for getting more profit as the economic schedule is obtained instantaneously. Since Reinforcement Learning method can take the stochastic cost data obtained time to time from a plant, it gives an implementable method. As a further step, with suitable methods to interface with on line data, economic scheduling can be achieved instantaneously in a generation control center. Also power scheduling of systems with different sources such as hydro, thermal etc. can be looked into and Reinforcement Learning solutions can be achieved.

Estudio de seguimiento de las audiometrías de los años 2009, 2010 y 2011 de los pilotos de las fuerzas militares

La audición es el segundo mecanismo sensorial más importante después de la visión para obtener información durante la operación de una aeronave. Les permite a los pilotos percibir, procesar identificar los sonidos del ambiente que los rodea. Así necesita oír bien tanto en vuelo como en tierra, especialmente entre 500 y 3000 Hz para la recepción del lenguaje hablado y de las señales auditivas. Objetivo: Determinar los cambios progresivos en el tiempo y las frecuencias auditivas que se afectan en las audiometrías de los pilotos militares de las fuerzas militares en los años 2009, 2010 y 2011. Material y Métodos: Se trata de un estudio longitudinal de cohorte en el cual se identificará el comportamiento de las audiometrías de la población de pilotos de las fuerzas militares de Colombia en los años 2009, 2010 y 2011. Se hará una revisión retrospectiva de dichas audiometrías. Para dicho fin se tomó la población de pilotos de fuerzas militares que fueron distribuidos en grupos de pilotos de aeronave de ala fija que corresponden a 47 pilotos y ala rotatoria que son 155. Conclusiones: Se encontró que la frecuencia mas alterada en la población total fue la de 6000 Hz, que en lo pilotos de ala fija las frecuencias más afectadas fueron las de 4000 Hz y la de 6000Hz, la frecuencia más afectada en los pilotos de ala rotatoria fueron las de 4000 Hz, 6000 Hz y 8000 Hz, con lo que se concluye que la exposición en los pilotos afecta las frecuencias altas en las audiometrías. Se observó una relación con el número de horas de vuelo y las alteraciones audiométricas encontrándose una alteración en los pilotos entre 1000 y 4000 horas de vuelo en las frecuencias de 4000 Hz, 6000 Hz y 8000 Hz y una alteración de las todas las frecuencias en aquellos pilotos con más de 5000 horas de vuelo en el año 2009, presentando posterior recuperación en los años posteriores sin poder determinar en este estudio las causas de dicha recuperación. Los pilotos de ala rotatoria presentaron un incremento sostenido en todas las frecuencias en comparación con los pilotos de ala fija.

Manipulation of fire ant density, Solenopsis spp., for short-term reduction of Diatraea saccharalis larval densities in Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A contribution for nonlinear structural dynamics characterization of cantilever beams

Successful experiments in nonlinear vibrations have been carried out with cantilever beams under harmonic base excitation. A flexible slender cantilever has been chosen as a convenient structure to exhibit modal interactions, subharmonic, superharmonic and chaotic motions, and others interesting nonlinear phenomena. The tools employed to analyze the dynamics of the beam generally include frequency- and force-response curves. To produce force-response curves, one keeps the excitation frequency constant and slowly varies the excitation amplitude, on the other hand, to produce frequency-response curves, one keeps the excitation amplitude fixed and slowly varies the excitation frequency. However, keeping the excitation amplitude constant while varying the excitation frequency is a difficult task with an open-loop measurement system. In this paper, it is proposed a closed-loop monitor vibration system available with the electromagnetic shaker in order to keep the harmonic base excitation amplitude constant. This experimental setup constitutes a significant improvement to produce frequency-response curves and the advantages of this setup are evaluated in a case study. The beam is excited with a periodic base motion transverse to the axis of the beam near the third natural frequency. Modal interactions and two-period quasi-periodic motion are observed involving the first and the third modes. Frequency-response curves, phase space and Poincaré map are used to characterize the dynamics of the beam.

Dynamic analysis of a new piezoelectric flextensional actuator using the J1-J4 optical interferometric method

Piezoelectric actuators are widely used in positioning systems which demand high resolution such as scanning microscopy, fast mirror scanners, vibration cancellation, cell manipulation, etc. In this work a piezoelectric flextensional actuator (PFA), designed with the topology optimization method, is experimentally characterized by the measurement of its nanometric displacements using a Michelson interferometer. Because this detection process is non-linear, adequate techniques must be applied to obtain a linear relationship between an output electrical signal and the induced optical phase shift. Ideally, the bias phase shift in the interferometer should remain constant, but in practice it suffers from fading. The J1-J4 spectral analysis method provides a linear and direct measurement of dynamic phase shift in a no-feedback and no-phase bias optical homodyne interferometer. PFA application such as micromanipulation in biotechnology demands fast and precise movements. So, in order to operate with arbitrary control signals the PFA must have frequency bandwidth of several kHz. However as the natural frequencies of the PFA are low, unwanted dynamics of the structure are often a problem, especially for scanning motion, but also if trajectories have to be followed with high velocities, because of the tracking error phenomenon. So the PFA must be designed in such a manner that the first mechanical resonance occurs far beyond this band. Thus it is important to know all the PFA resonance frequencies. In this work the linearity and frequency response of the PFA are evaluated up to 50 kHz using optical interferometry and the J1-J4 method.

Thermodynamic response of an ultrasonic densitometer

An ultrasonic densitometer is experimentally characterized as a function of temperature. The measurement of propagation velocity and density of several liquids is performed in the 15 to 40°C temperature range. Results are compared to tabulated values in the case of distilled water, showing accuracy of 0.07% for the propagation velocity. Density values are compared to those obtained with a pycnometer, showing 0.2% accuracy in density measurement for stabilized temperature and 0.4% under thermal gradient conditions.

Optimal placement of sensors/actuators in truss structures with known disturbances

An important stage in the solution of active vibration control in flexible structures is the optimal placement of sensors and actuators. In many works, the positioning of these devices in systems governed for parameter distributed is, mainly, based, in controllability approach or criteria of performance. The positions that enhance such parameters are considered optimal. These techniques do not take in account the space variation of disturbances. An way to enhance the robustness of the control design would be to locate the actuators considering the space distribution of the worst case of disturbances. This paper is addressed to include in the formulation of problem of optimal location of sensors and piezoelectric actuators the effect of external disturbances. The paper concludes with a numerical simulation in a truss structure considering that the disturbance is applied in a known point a priori. As objective function the C norm system is used. The LQR (Linear Quadratic Regulator) controller was used to quantify performance of different sensors/actuators configurations.