Σήμερα η ανάγκη για δημιουργία ποιοτικών και φθίνων και ανταγωνιστικών βιομηχανικών προϊόντων έχει σαν αποτέλεσμα να χρειαζόμαστε αυτοματισμούς και αυτόματο έλεγχο ηλεκτρικών μηχανών με μεγάλη ακρίβεια και αδιάλειπτη λειτουργία απο διαταραχές του περιβάλλοντος . Επιπλέον το ενεργειακό πρόβλημα που είναι από τα σπουδαιότερα προβλήματα του πλανήτη και του ανθρώπου σήμερα οδηγούν στην ανάγκη ελαχιστοποίησης των ενεργειακών απωλειών με αποτέλεσμα συνήθως να επιθυμούμε λειτουργία των ηλεκτρομηχανικών συστημάτων με μηδενική κατανάλωση/ παραγωγή άεργου ισχύος . Η Ηλεκτρική μηχανή συνεχούς ρεύματος με διέγερση σε σειρά χρησιμοποιείται λόγω των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών της σε πολλές εφαρμογές που χρειάζονται υψηλή ροπή εκκίνησης όπως ανυψωτικά μηχανήματα, σιδηροδρομικά οχήματα. Οι ανορθωτές με ελεγχόμενη έναυση αλλά και σβέση κατά PWM προτιμούνται έναντι των διόδων και των θυρίστορς γιατί μας δίνουν περισσότερες δυνατότητες ελέγχου . Η Μοντελοποίηση , σχεδιασμός συστήματος ελέγχου, ευστάθειας του συστήματος για την μηχανή συνεχούς ρεύματος οδηγούμενης από τριφασικό ανορθωτή ερευνάται. Γίνεται εξαγωγή του μοντέλου, στο τριφασικό σύστημα και στο πλαίσιο park, με βάση την δυναμική ανάλυση Εuler -Lagrange . Για την εξαγωγή του μοντέλου γίνεται ακόμα χρήση του Averaging Analysis . Ανάλυση που βασίζεται στην παθητικότητα μάς δείχνει ότι το σύστημα είναι ευσταθές πεπερασμένης εισόδου-πεπερασμένης κατάστασης. Οι ελεγκτές που αναπτύσσονται σε αυτή τη εργασία είναι ο ασαφής ελεγκτής, ο νευροασαφής που χρησιμοποιούνται ευρέως σε μη γραμμικά συστήματα στην βιομηχανία, ο PI σειριακός (cascade) ελεγκτής που συνηθίζεται στις ηλεκτρικές μηχανές. Τέλος επιχειρείται ο σχεδιασμός ενός PI ελεγκτή με υπολογισμό κερδών από νευροασαφή εκτιμητή. Ο ασαφής ελεγκτής σχεδιάζεται με πρόβλεψη σφάλματος και επιτυγχάνει πολύ καλή ρύθμιση των στροφών και καλό έλεγχο στης αέργου ισχύος, εξομοιώσεις επιβεβαιώνουν την απόδοση του ελεγκτή. Ομοίως ισχύουν για τον νευροασαφή ελεγκτή με το πλεονέκτημα μικρότερου υπολογιστικού χρόνου αλλά μειονεκτεί μεγαλύτερης εμφάνισης ενός μόνιμου σφάλματος. Ο PI σειριακός (cascade) επιτυγχάνει άριστη ρύθμιση αέργου ισχύος και καλή ρύθμιση στροφών ενώ ο PI casacde- Anfis μας δίνει ελαφριά καλύτερα αποτελέσματα αλλά αφήνει αρκετές δυνατότητες για περαιτέρω σχεδιασμό και έρευνα. Επίσης γίνεται κάποια ανάλυση για εξαγωγή συμπερασμάτων ευστάθειας και σύγκλισης για τα σύστημα κλειστού βρόχου. Τα αποτελέσματα τα επιβεβαιώνουμε και τα συγκρίνουμε μέσω εξομοιώσεων. / Nowadays , the demand for precise control in industrial applications require the design and development of advanced controllers. Also the energy problem which is one of the most important global problems lead to the need of high energy efficient systems. In industrial applications in most cases ,due to the energy problem , we desire operation with unity power factor. The dc series connected motor is preferred in many application such as railway and levitating systems due to its high starting torque. We choose the 3 -phase pulse width modulation rectifier because of its many capabilities comparison with thyristor rectifiers. Modeling, control design and stability analysis of series connected dc motor fed by three-phase PWM ac/dc voltage converter are investigated. The designed controllers are fuzzy , neuro fuzzy, PI cascade and Anfis- pi cascade controller. The model is obtained via Euler -Lagrange dynamic analysis. Also we used the averaging analysis in order to determine the dynamic model of the system in a-b-c frame and d-q park's frame. We prove the ISS stability of the open loop system based on passivity analysis. The fuzzy use a predictive logic based on the acceleration of the motor, we result excellent precise control of angular velocity and a satisfied control of reactive power. Neuro Fuzzy controller has the same effectiveness with less computational effort but has a possibility to occur a small permanent error in angular velocity. PI cascade controller has as a result a excellent response at reactive power and good response in angular velocity with more less computational effort. ANFIS -PI cascade controller have a bit better results from PI-cascade controllers but it leaves hopes for more optimum designs in feature. Furthermore there are some stability and convergence analysis for the closed loop system. Simulation results verify the effectiveness of each controller for comparison.

Tα τελευταία χρόνια τα κινητά δίκτυα επικοινωνιών τρίτης γενιάς γνωρίζουν μεγάλη άνθηση και η χρήση τους έχει επεκταθεί στις περισσότερες χώρες όπως και στην Ελλάδα. Παρόλο που αυτή η γενιά κινητών δικτύων προσφέρει προηγμένες υπηρεσίες στους χρήστες, η διαρκής ανάγκη για μεγαλύτερες ταχύτητες πρόσβασης που φτάνουν στα όρια της ευρυζωνικότητας, οδήγησε στην περαιτέρω ανάπτυξη των κινητών δικτύων και στην υιοθέτηση νέων τεχνολογιών. Ο κυριότερος εκπρόσωπός τους είναι η τεχνολογία High Speed Packet Access (HSPA). Η τεχνολογία HSPA αποτελεί τη φυσιολογική μετεξέλιξη των κινητών δικτύων τρίτης γενιάς, η οποία πολλές φορές συναντάται και ως 3.5G ή 3G+ προκειμένου να δηλώσει την αναβάθμιση του 3rd Generation (3G) προτύπου. Παρά το γεγονός ότι η τεχνολογία HSPA αναμένεται να προσφέρει τη δυνατότητα παροχής πληθώρας ευρυζωνικών υπηρεσιών, το 3rd Generation Partnership Project (3GPP), που αποτελεί τον οργανισμό προτυποποίησης για τις νέες κινητές τεχνολογίες και ορίζει τις προδιαγραφές τους, ήδη μελετά και επεξεργάζεται νέες τεχνολογίες που θα επικρατήσουν για τη νέα δεκαετία στην αγορά των κινητών επικοινωνιών. Η νέα αυτή τεχνολογία αποκαλείται Long Term Evolution (LTE) και στοχεύει στην επίτευξη ακόμη υψηλότερων ρυθμών μετάδοσης σε συνδυασμό με την αξιοποίηση μεγαλύτερου εύρους ζώνης. Κύρια προοπτική της τεχνολογίας LTE αποτελεί η διασφάλιση της ανταγωνιστικότητας και η επικράτηση του προτύπου στο χρονικό ορίζοντα της επόμενης δεκαετίας. Είναι προφανές ότι η τεχνολογία κινητών επικοινωνιών σταδιακά μεταλλάσσεται προς τη δημιουργία δικτύων κινητών επικοινωνιών επόμενης γενιάς, με απώτερο σκοπό την επίτευξη της αποκαλούμενης «Κινητής Ευρυζωνικότητας». Είναι αναμενόμενο ότι ο ταχύτατα εξελισσόμενος τομέας των δικτύων κινητών επικοινωνιών έχει επιφέρει μία ιδιαίτερα αυξανόμενη απαίτηση για ασύρματη, πολυμεσική επικοινωνία καθώς και για ένα ενοποιημένο και λειτουργικό σύστημα κινητής τηλεφωνίας που θα παρέχει πληθώρα ευρυζωνικών υπηρεσιών ψηφιακού περιεχομένου στους χρήστες των κινητών δικτύων επικοινωνιών. Από την άλλη πλευρά, ταυτόχρονα με τις ολοένα αυξανόμενες απαιτήσεις των χρηστών, οι πάροχοι πολυμεσικού περιεχομένου και υπηρεσιών ενδιαφέρονται όλο και περισσότερο για την υποστήριξη της multicast μετάδοσης δεδομένων στα κινητά δίκτυα με σκοπό την αποτελεσματική διαχείριση και επαναχρησιμοποίηση των διαθέσιμων πόρων του δικτύου. Με αυτό τον τρόπο οι χρήστες των κινητών δικτύων θα έχουν πλέον πρόσβαση σε εφαρμογές και υπηρεσίες οι οποίες μέχρι σήμερα μπορούσαν να διατεθούν αποκλειστικά από τα συμβατικά ενσύρματα δίκτυα. Έτσι λοιπόν στις μέρες μας γίνεται λόγος για κινητές υπηρεσίες πραγματικού χρόνου όπως το mobile TV, το mobile gaming και το mobile streaming. Ένα από τα σημαντικότερα βήματα των δικτύων κινητών επικοινωνιών προς την κατεύθυνση της παροχής νέων, προηγμένων πολυμεσικών υπηρεσιών είναι η έναρξη τη προτυποποίησης της υπηρεσίας Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS). Η υπηρεσία MBMS έχει σαν κύριο σκοπό την υποστήριξη IP εφαρμογών broadcast και multicast, επιτρέποντας με αυτό τον τρόπο την παροχή υπηρεσιών υψηλού ρυθμού μετάδοσης σε πολλαπλούς χρήστες με οικονομικό τρόπο. Η multicast μετάδοση δεδομένων σε κινητά δίκτυα επικοινωνιών είναι μια σχετικά νέα λειτουργία η οποία βρίσκεται ακόμη στο στάδιο των δοκιμών και της προτυποποίησης της. Το multicast είναι μία αποδοτική μέθοδος μετάδοσης δεδομένων προς πολλαπλούς προορισμούς καθώς χρησιμοποιεί λιγότερους πόρους από το δίκτυο. Το πλεονέκτημά του είναι ότι τα δεδομένα του αποστολέα μεταδίδονται μόνο μία φορά πάνω από κάθε σύνδεσμο που είναι κοινός στα διάφορα μονοπάτια προς ένα σύνολο από αποδέκτες. Η παρούσα διδακτορική διατριβή περιλαμβάνει τη διερεύνηση της εφαρμογής διάφορων μηχανισμών βελτιστοποίησης της εφαρμογής του multicast στη μετάδοση δεδομένων πάνω από κινητά δίκτυα επικοινωνιών. Η διεξαχθείσα έρευνα εστιάζει στην υπηρεσία MBMS και εξετάζει τον τρόπο με τον οποίο θα βελτιστοποιηθεί η εφαρμογή της στα κινητά δίκτυα. Επίσης, μελετά μηχανισμούς που εξασφαλίζουν τον έλεγχο συμφόρησης στις MBMS συνόδους καθώς και στην εφαρμογή του Forward Error Correction (FEC) για την αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων κατά τη multicast μετάδοση δεδομένων. Η πρώτη σημαντική συνεισφορά που περιλαμβάνει η παρούσα διδακτορική διατριβή είναι ένας νέος μηχανισμός για τη multicast μετάδοση δεδομένων πάνω από κινητά δίκτυα επικοινωνιών. Αυτός ο μηχανισμός έχει σχεδιαστεί με βάση τις τρέχουσες προδιαγραφές έτσι όπως αυτές έχουν καθοριστεί από το 3GPP. Ο σχεδιασμός έχει γίνει με στόχο την ελαχιστοποίηση των απαιτούμενων πακέτων και τη βελτιστοποίηση της χρήσης των πόρων του δικτύου. Εκτός από την κανονική multicast μετάδοση δεδομένων, λαμβάνονται υπόψη ειδικές περιπτώσεις οι οποίες προκαλούνται από διάφορα σενάρια κινητικότητας των χρηστών. Βασικός στόχος του μηχανισμού είναι να μπορεί να εφαρμοστεί εύκολα στα υπάρχοντα δίκτυα και να εισάγει ελάχιστες τροποποιήσεις στην αρχιτεκτονική των κινητών δικτύων και τους μηχανισμούς διαχείρισης της κινητικότητας των χρηστών. Ο προτεινόμενος μηχανισμός υλοποιήθηκε στον εξομοιωτή δικτύων ns-2 προκειμένου να διερευνηθεί σε βάθος μέσω πειραμάτων εξομοίωσης. Τα πειράματα εξομοίωσης έδειξαν ότι η κινητικότητα των χρηστών μπορεί να αντιμετωπιστεί χωρίς καμία διακοπή παροχής της υπηρεσίας και χωρίς καμία απώλεια δεδομένων. Επίσης, είναι πολύ σημαντικό ότι το υλοποιημένο τμήμα λογισμικού στον ns-2 μπορεί να χρησιμοποιηθεί περαιτέρω ως πλατφόρμα αξιολόγησης άλλων μηχανισμών που βασίζονται στη multicast μετάδοση σε κινητά δίκτυα επικοινωνιών. Κάποιες ενδεικτικές περιοχές έντονης έρευνας που θα μπορούσαν να επωφεληθούν από το υλοποιημένο τμήμα λογισμικού είναι η διαχείριση multicast ομάδων, η διαχείριση ασύρματων πόρων, η ανάλυση σεναρίων κινητικότητας χρηστών κ.α.. Στο παρόν ερευνητικό έργο, το νέο αυτό τμήμα του ns-2 χρησιμοποιήθηκε ως πλατφόρμα για την αξιολόγηση μηχανισμών ελέγχου συμφόρησης κατά τη multicast μετάδοση σε κινητά δίκτυα. Ο έλεγχος συμφόρησης είναι ένας μηχανισμός που προσαρμόζει το ρυθμό μετάδοσης δεδομένων της πηγής ανάλογα με τις συνθήκες συμφόρησης του δικτύου. Στο IP multicast, για το επίπεδο μεταφοράς χρησιμοποιείται το πρωτόκολλο User Datagram Protocol (UDP). Το πρωτόκολλο αυτό δεν εμπεριέχει κανέναν υλοποιημένο έλεγχο συμφόρησης. Αντίθετα, το πρωτόκολλο Transmission Control Protocol (TCP) προσαρμόζει το ρυθμό μετάδοσης ανάλογα με τις συνθήκες συμφόρησης του δικτύου. Είναι προφανές ότι η συνύπαρξη κίνησης multicast με κίνηση TCP μπορεί να οδηγήσει σε έλλειψη δικαιοσύνης στην κατανομή των πόρων του δικτύου. Προκειμένου να αποφευχθεί η κατάσταση αυτή είναι απαραίτητη η εφαρμογή του ελέγχου συμφόρησης στη multicast μετάδοση. Αυτού του είδους ο έλεγχος συμφόρησης ονομάζεται TCP-friendliness. Η υιοθέτηση ελέγχου συμφόρησης στη multicast μετάδοση πάνω από κινητά δίκτυα θέτει ένα πρόσθετο σύνολο από προκλήσεις. Αυτό συμβαίνει διότι όλοι οι αλγόριθμοι ελέγχου συμφόρησης αντιμετωπίζουν τις απώλειες πακέτων σα μία προφανή εκδήλωση συμφόρησης του δικτύου. Όμως αυτή η υπόθεση δεν είναι πάντα ο κανόνας σε δίκτυα με ασύρματους συνδέσμους. Στους ασύρματους συνδέσμους οι απώλειες πακέτων πολλές φορές οφείλονται σε λόγους που δε σχετίζονται με συμφόρηση δικτύου. Τέτοιοι λόγοι είναι ο θόρυβος ή σφάλμα στον ασύρματο σύνδεσμο. Προφανώς, σε τέτοιες περιπτώσεις η δραστική μείωση του ρυθμού μετάδοσης δεν αποτελεί λύση. Ένα άλλο περιοριστικό στοιχείο είναι η υπολογιστική ισχύς των κινητών τερματικών συσκευών. Οι συσκευές αυτές δεν μπορούν να εκτελέσουν πολύπλοκες στατιστικές μετρήσεις και παρακολούθηση της κίνησης. Κατά συνέπεια, αυτού του είδους οι διαδικασίες δεν πρέπει να εκτελούνται στις συσκευές αυτές. Στο τμήμα της διδακτορικής διατριβής που σχετίζεται με τον έλεγχο συμφόρησης μελετάται η εφαρμογή δύο ήδη γνωστών μηχανισμών ελέγχου συμφόρησης πάνω σε κινητά δίκτυα τηλεπικοινωνιών. Οι εξεταζόμενοι μηχανισμοί είναι ο TCP-Friendly Multicast Congestion Control (TFMCC) και ο Pragmatic General Multicast Congestion Control (PGMCC). Οι δύο αυτοί μηχανισμοί ανήκουν στην ομάδα των μηχανισμών ελέγχου συμφόρησης μοναδικού ρυθμού οι οποίοι αναπόφευκτα δεν προσφέρουν πολλαπλούς ρυθμούς μετάδοσης όπως κάνουν οι πολύ-επίπεδοι μηχανισμοί. Παρόλα αυτά είναι τόσο απλοί ώστε να εξυπηρετούν μία θεμελιώδη απαίτηση για τη multicast μετάδοση σε UMTS δίκτυα που είναι η επεκτασιμότητα για τις εφαρμογές που απευθύνονται σε χιλιάδες χρήστες. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αποδεικνύεται ότι η υποβάθμιση των ασύρματων καναλιών του δικτύου ασύρματης πρόσβασης δημιουργεί δυσλειτουργίες στους υπάρχοντες μηχανισμούς TFMCC και PGMCC. Η συνεισφορά του έργου αυτού έγκειται στο γεγονός ότι οι υπάρχοντες μηχανισμοί έχουν υποστεί μία μερική τροποποίηση και έχουν επεκταθεί προκειμένου να υποστηρίξουν τις ιδιαιτερότητες του δικτύου ασύρματης πρόσβασης. Οι προτάσεις που γίνονται δεν εισάγουν παρά μόνο ελάχιστες τροποποιήσεις στην αρχιτεκτονική των κινητών δικτύων. Επιπλέον, αποφεύγεται η εκτέλεση πολύπλοκων λειτουργιών στις κινητές τερματικές συσκευές. Στα πλαίσια της αξιολόγησης των προτεινόμενων μηχανισμών η απόδοσή τους μελετάται μέσω πειραμάτων εξομοίωσης. Η απόδοση των προτεινόμενων μηχανισμών συγκρίνεται με αυτή των αντίστοιχων υπαρχόντων και, τέλος, οι αποδόσεις των δύο προτεινόμενων μηχανισμών συγκρίνονται μεταξύ τους. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η διεξαχθείσα έρευνα που περιγράφεται εστιάζει επίσης στην εφαρμογή του FEC για την αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων κατά τη multicast μετάδοση δεδομένων. Γενικότερα στη βιβλιογραφία, έχουν προταθεί διάφορες μέθοδοι για την εξασφάλιση αξιοπιστίας κατά τη multicast μετάδοση δεδομένων. Η πιο γνωστή μέθοδος είναι η Automatic Repeat re-Quest (ARQ) η οποία δουλεύει αποτελεσματικά κυρίως κατά την unicast μετάδοση. Όταν η μέθοδος ARQ εφαρμόζεται σε μία multicast σύνοδο, οι αποδέκτες στέλνουν αιτήσεις για αναμετάδοση χαμένων πακέτων μέσω καναλιών επικοινωνίας προς τον αποστολέα. Η μέθοδος ARQ γενικά είναι αποτελεσματική κατά τη multicast μετάδοση και αποτελεί ένα αξιόπιστο εργαλείο. Παρόλα αυτά, όταν ο αριθμός των αποδεκτών αυξάνει, οι περιορισμοί στις δυνατότητες της μεθόδου αυτής αποκαλύπτονται. Ένας σημαντικός περιορισμός είναι το πρόβλημα του καταιγισμού ανατροφοδοτήσεων. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει όταν πολλοί αποδέκτες στέλνουν ταυτόχρονα αιτήσεις για αναμετάδοση στον αποστολέα. Ένα δεύτερο πρόβλημα είναι ότι, για ένα δεδομένο ρυθμό απώλειας πακέτων, όσο ο αριθμός των αποδεκτών αυξάνει, τόσο η πιθανότητα να αναμεταδοθεί ένα πακέτο τείνει προς τη μονάδα. Με άλλα λόγια, ένας μεγάλος μέσος αριθμός από μεταδόσεις χρειάζονται για κάθε πακέτο. Σε ένα ασύρματο περιβάλλον, η μέθοδος ARQ έχει ένα ακόμα μεγάλο μειονέκτημα το οποίο οφείλεται στην προϋπόθεση ύπαρξης αμφίδρομου συνδέσμου επικοινωνίας. Πιο συγκεκριμένα, στα περισσότερα ενσύρματα δίκτυα είναι αυτονόητο ότι το κανάλι ανατροφοδότησης παρέχεται από το δίκτυο. Αντίθετα, στα ασύρματα δίκτυα η μετάδοση της ανατροφοδότησης από τον αποδέκτη μπορεί να κοστίζει ακριβά είτε με όρους κατανάλωσης ισχύος είτε λόγω περιορισμών στην τηλεπικοινωνιακή υποδομή. Το FEC είναι μία μέθοδος ελέγχου λαθών η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να συμπληρώσει ή να αντικαταστήσει άλλες μεθόδους για αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων. Το βασικό χαρακτηριστικό των μηχανισμών FEC είναι ότι ο αποστολέας προσθέτει επιπλέον πληροφορία στα μηνύματα προς τον αποδέκτη. Αυτά τα επιπλέον δεδομένα δίνουν τη δυνατότητα στον αποδέκτη να ανακατασκευάσει την αρχική πληροφορία. Αναπόφευκτα, αυτού του είδους οι μηχανισμοί προκαλούν μία σταθερή επιβάρυνση στον όγκο των μεταδιδόμενων δεδομένων και είναι υπολογιστικά ακριβοί. Στα multicast πρωτόκολλα όμως, η χρήση των τεχνικών FEC έχει πολύ δυνατά πλεονεκτήματα. Η κωδικοποίηση περιορίζει το φαινόμενο των ανεξάρτητων απωλειών πακέτων σε διαφορετικούς αποδέκτες. Αυτό κάνει τους μηχανισμούς αυτούς να μπορούν να κλιμακωθούν σε πολλούς αποδέκτες ανεξάρτητα από το ρυθμό απώλειας πακέτων. Επιπλέον, η δραματική μείωση στο ρυθμό απώλειας πακέτων περιορίζει σημαντικά την ανάγκη για την αποστολή ανατροφοδότησης στον αποδέκτη. Επομένως, ένα κανάλι ανατροφοδότησης μπορεί να μην είναι απαραίτητο ή αν χρησιμοποιείται τέτοιου είδους κανάλι, η πιθανότητα εμφάνισης καταιγισμού από ανατροφοδοτήσεις εκμηδενίζεται. Είναι προφανές ότι οι μηχανισμοί FEC είναι τόσο απλοί ώστε να εξυπηρετούν ένα από τους βασικούς στόχους των multicast κινητών υπηρεσιών και ο οποίος είναι η επεκτασιμότητα σε εφαρμογές με χιλιάδες χρηστών. Αυτός είναι και ο λόγος που το 3GPP συστήνει τη χρήση του FEC στο επίπεδο εφαρμογής για την υπηρεσία MBMS και πιο συγκεκριμένα υιοθετεί τη χρήση του κώδικα Raptor FEC. Στο τμήμα της διδακτορικής διατριβής που σχετίζεται με το FEC διερευνάται η εφαρμογή του FEC στη multicast μετάδοση δεδομένων σε κινητά δίκτυα τηλεπικοινωνιών. Η έρευνα διεξάγεται με τη βοήθεια ενός νέου μηχανισμού ο οποίος ενσωματώνει ένα πιθανοτικό μοντέλο για την κατανομή των multicast χρηστών στο δίκτυο και καθορίζει το κόστος της multicast μετάδοσης δεδομένων. Σε αυτό το πλαίσιο, μελετάται η επίδραση της χρήσης του FEC στην υπηρεσία MBMS. Γίνεται μία προσπάθεια για τον καθορισμό ενός αποδοτικού σημείου λειτουργίας στη διελκυστίνδα μεταξύ της επιβάρυνσης εξαιτίας του κώδικα και του κόστους αναμετάδοσης. Εξετάζεται εάν η χρήση του FEC είναι αποδοτική ή όχι, πώς η βέλτιστη διάσταση για τον κώδικα FEC μεταβάλλεται ανάλογα με τις συνθήκες που επικρατούν στο δίκτυο, ποιες παράμετροι επηρεάζουν την επιλογή του βέλτιστου κώδικα FEC καθώς και ο τρόπος που το κάνουν. Επιπλέον, εξετάζεται ένα από τα ποιο κρίσιμα θέματα στη multicast μετάδοση σε κινητά δίκτυα και το οποίο είναι ο έλεγχος ισχύος στο δίκτυο ασύρματης πρόσβασης. Ο προτεινόμενος μηχανισμός ενσωματώνει τις ιδιότητες ενός εξελιγμένου κινητού δικτύου που χρησιμοποιεί την τεχνολογία HSPA για την μετάδοση δεδομένων προς τις κινητές τερματικές συσκευές με πολύ μεγάλη ταχύτητα. Η αξιολόγηση δε γίνεται μόνο μέσα από το πρίσμα της κατανάλωσης ισχύος αλλά επίσης και μέσα από τα πρίσματα της ταχύτητας μετάδοσης και της κατανάλωσης ενέργειας. Κάτι που είναι επίσης σημαντικό, είναι ότι η ανάλυση που γίνεται είναι πλήρως συμβατή με τις προδιαγραφές του 3GPP και λαμβάνει υπόψη όλου τους δυνατούς τρόπους επικοινωνίας στο δίκτυο ασύρματης πρόσβασης (σημείο-προς-σημείο, σημείο-προς-πολλαπλά σημεία καθώς και την υβριδική επικοινωνία που συνδυάζει και τους δύο φορείς του δικτύου ασύρματης πρόσβασης). Η δημιουργία αυτού του πλήρους και συμπαγούς πλαισίου είναι ένα από τα κίνητρα που κρύβονται πίσω από αυτό το ερευνητικό έργο. Το τελικό αποτέλεσμα είναι μία πλήρης και συμπαγής θεώρηση όλων των ζητημάτων που αφορούν την εφαρμογή του FEC κατά τη multicast μετάδοση σε κινητά δίκτυα, κάποια από τα οποία δεν είχαν εξεταστεί καθόλου έως σήμερα. / In the recent years, the use of 3rd Generation (3G) cellular networks has begun to rise in most of the countries, as in Greece. 3G networks have the capability to offer advanced services to mobile users. However, the need for higher speeds that approach the capacity of broadband communication, led to the further development of 3G networks and to the adoption of new technologies, with main representative the High Speed Packet Access (HSPA) technology. HSPA constitutes the evolution of UMTS and is known as 3.5G or 3G+ in order to indicate the upgrade from UMTS. Despite the fact that HSPA technology is expected to allow the provision of numerous broadband services, the 3rd Generation Partnership Project (3GPP), the authorized organization for the standardization of new mobile technologies, already examines new technologies that will prevail in the mobile communications industry over the next decades. This novel technology is known as Long Term Evolution (LTE) and aims at achieving increased data rates and reduced latency compared to existing mobile networks. Therefore, the mobile communications industry progressively evolves to next generation networks, with main target the achievement of the so called “Mobile Broadband”. The rapid growth of mobile communications networks has involved an increasing demand for wireless, multimedia communication and for a unified and functional system of mobile communications that is able to provide numerous broadband services to its users. On the other hand, multimedia content and service providers show an increased interest in supporting multicast data in order to effectively manage and reuse the available network resources. Additionally, more and more users require access to applications and services that until today could only be accessed by conventional wired networks. Thus, real time applications and services may face low penetration today; however, they are expected to gain high interest in future mobile networks. These applications actually reflect a modern, future way of communication among mobile users. Such mobile services include streaming live TV and streaming video. All the above constitute a series of indicative emerging applications that necessitate advanced transmission techniques. One of the most significant steps towards the provision of such demanding services is the introduction of Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS). MBMS is a point-to-multipoint service in which data is transmitted from a single source entity to multiple destinations, allowing the networks resources to be shared. Actually, MBMS extends the existing UMTS infrastructure and efficiently uses network and radio resources, both in the core network and most importantly, in the air interface of UMTS, where the bottleneck is placed to a large group of users. Therefore, MBMS constitutes an efficient way to support the plethora of the emerging wireless multimedia applications and services such as IP video conferencing and video streaming. Multicast is an efficient method for data transmission to multiple destinations. Its advantage is that the sender’s data are transmitted only once over the links which are shared along the paths to a targeted set of destinations. Data duplication is restricted only in nodes where the paths diverge to different subnetworks. The present dissertation describes the investigation of several schemes that optimize the deployment of multicast transmission over mobile communication networks. The conducted research focuses on the MBMS service and examines the way that its deployment should be performed. Additionally, it investigates schemes that can assure an effective congestion control over the MBMS sessions. Finally, it examines the use of Forward Error Correction (FEC) mechanisms for reliable data transmission during the mobile multicast communication. The first major contribution that is presented in this dissertation is a novel scheme for the multicast transmission of data over mobile communication networks. This scheme has been designed with respect to the current specifications of the MBMS service defined by the 3GPP. The design of the scheme has been performed in a way that minimizes the transmitted packets and makes efficient use of the network resources. Apart from the normal multicast transmission of data over UMTS the handling of special cases caused by user mobility scenarios, is considered. It was a major goal to develop an easily deployed scheme that introduces just minor modifications in the mobile network architecture and the mobility management mechanisms that already exist. The proposed scheme has been implemented as a new module in the widely used ns-2 network simulator in order to be evaluated. The simulation experiments show that the proposed scheme can cope with the user mobility without any disruption of the service provision or any packet loss. It is important to highlight that this new ns-2 module can be employed by researchers as a platform to validate and analyze multicast mechanisms over mobile networks. Some areas of active research that may be boosted by the deployment of this new module are MBMS service congestion control, mobile multicast group management, multicast radio resource management, MBMS Quality of Service and analysis and testing of user mobility scenarios. In this dissertation is ns-2 module has been used for the evaluation of two congestion control schemes for the multicast transmission over mobile networks. Congestion control is a policy that adapts the source transmission rate according to the network congestion. In IP multicast, User Datagram Protocol (UDP) is used for the transport layer. This protocol does not implement any congestion control. Instead, the Transmission Control Protocol (TCP) adapts its transmission rate according to network congestion. The coexistence of multicast traffic and TCP traffic may lead to unfair use of network resources. In order to prevent this situation, the deployment of multicast congestion control is indispensable. This kind of congestion control is well known as TCP-friendliness. The adoption of a multicast congestion control in cellular networks poses an additional set of challenges. All the algorithms for congestion control treat the packet loss as a manifestation of network congestion. This assumption does not always apply to networks with radio links, in which packet loss is often induced by reasons other than network congestion like noise or radio link error. In these cases, the network reaction should not be a drastic reduction of the sender’s transmission rate. Another limitation is that the mobile terminals’ computing power cannot afford complicated statistics and traffic measurements, which in turn means that such operations should not be executed on the mobile equipment. In the part of this dissertation that is related with the multicast congestion control over mobile networks, the applicability of two well-known multicast congestion control schemes over mobile networks is investigated. The examined schemes are namely: the TCP-Friendly Multicast Congestion Control (TFMCC) and the Pragmatic General Multicast Congestion Control (PGMCC). Both schemes belong to the class of single-rate congestion control schemes. Such schemes are simple enough, so as to meet a prime objective for UMTS multicast services, which is scalability to applications with thousands of receivers. It is showed that the degradation of the radio channels in the radio access network causes malfunctions in the legacy TFMCC and PGMCC schemes. The innovation of this work stems from the fact that the original schemes are partly modified and extended in order to support the particularities of the radio access network. It is proposed to introduce minor modifications in the mobile network architecture. Furthermore, complicated operations like statistics and traffic measurements are avoided to be performed on mobile equipment. Last but not the least, the performance of the modified TFMCC and PGMCC schemes is examined and presented in a comparative way. The other aspect that this dissertation examines, is the use of FEC during the mobile multicast communication. A lot of proposals to provide reliability in multicast transmission can be found in the literature. The best-known method that works efficiently for unicast transmission is the Automatic Repeat re-Quest (ARQ). When ARQ is applied in a multicast session, receivers send requests for retransmission of lost packets over a back channel towards the sender. Although ARQ is an effective and reliable tool for point-to-multipoint transmission, when the number of receivers increases, it reveals its limitations. One major limitation is the feedback implosion problem which occurs when too many receivers are transmitting back to the sender. A second problem is that for a given packet loss rate, and a set of receivers experiencing losses, the probability that every single data packet needs to be retransmitted quickly approaches unity as the number of receivers increases. In other words, a high average number of transmissions are needed per packet. In a wireless environment, ARQ has another major disadvantage, due to the requirement for a bidirectional communication link. On most wired networks the feedback channel comes for free, but on wireless networks the transmission of feedback from the receiver can be expensive, either in terms of power consumption, or due to limitations of the communication infrastructure. Forward Error Correction (FEC) is an error control method that can be used to augment or replace other methods for reliable data transmission. The main attribute of FEC schemes is that the sender adds redundant information in the messages transmitted to the receiver. This additional data allow the receiver to reconstruct the source information. Such schemes inevitably add a constant overhead in the transmitted data and are computationally expensive. In multicast protocols however, the use of FEC techniques has very strong motivations. The encoding eliminates the effect of independent losses at different receivers. This makes these schemes able to scale irrespectively of the actual loss pattern at each receiver. Additionally, the dramatic reduction in the packet loss rate largely reduces the need to send feedback to the sender. Therefore a feedback channel may not be necessary or whenever feedback sending is possible, the feedback implosion is avoided. FEC schemes are therefore so simple as to meet a prime objective for mobile multicast services, which is scalability to applications with thousands of receivers. This is the reason why 3GPP recommends the use of application layer FEC for MBMS and, more specifically, adopts the use of Raptor FEC code. In this dissertation, a complete study of the applicability of FEC over the multicast data transmission in mobile networks is presented. The investigation is performed with the aid of a novel scheme that incorporates a probabilistic model for the multicast user distribution in the network and analyzes the multicast data delivery cost. In this framework, the impact of FEC use in MBMS is investigated. It is tried to determine the efficient working point in the trade-off between the FEC code overhead and the retransmission cost. It is examined whether FEC use is beneficial or not, how the optimal FEC code dimensioning varies based on the network conditions, which parameters affect the optimal FEC code selection and how they do it. Additionally, the study focuses on one of the most critical aspects in mobile multicast transmission which is the power control in the radio access network. The proposed scheme incorporates the properties of an evolved mobile network that uses High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA) technology for high speed data delivery to mobile terminals. The assessment is not only from power consumption point of view but also from energy consumption and time perspective. It is important that the analysis is compliant with the 3GPP specifications and considers the point-to-point, the point-to-multipoint as well as the hybrid transmission that combines both bearers in the radio access network. The creation of this complete and solid framework is the motivation behind this study. The result is a full view of all the aspects of the FEC application during mobile multicast transmission, some of which have not been considered so far.

Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μία μελέτη στον ψηφιακό έλεγχο ενός AC – Κινητήρα ειδικού τύπου. Ο τύπος αυτός είναι μία ασύγχρονη – επαγωγική μηχανή ενώ ο έλεγχος που πραγματοποιείται αποτελεί μέρος μίας ευρύτερης μορφής ελέγχου αυτή του FOC (Προσανατολισμένος προς κάποιο πεδίο έλεγχος). Ο χαρακτηρισμός του ως ψηφιακού οφείλεται στη χρήση του ελεγκτή TMDSHVMTRPFCKIT ο οποίος καθιστά εφικτή την οποιαδήποτε μορφή ελέγχου. Αξίζει να αναφερθεί πως ο έλεγχος δεν κάνει χρήση αισθητήρων ενώ τα προς έλεγχο μεγέθη δεν μετριούνται αλλά εκτιμώνται. Τέλος η όλη διαδικασία ελέγχου δύναται να παρακολουθείται κατά τη διάρκεια λειτουργίας του επαγωγικού κινητήρα κάνοντας χρήση του γραφικού λογισμικού GUI, το οποίο απαιτεί και την κατάλληλη επικοινωνία του ελεγκτή με τον προσωπικό Η/Υ. / This thesis is a study in digital control of a special type of AC - Motor. This type is an asynchronous - induction machine while the control made a part of a broader form control of FOC (Field Oriented toward some control). The characterization as digital due to using the TMDSHVMTRPFCKIT controller which makes possible any form of control. It is worth mentioning that the control does not use sensors to control while sizes are not measured but estimated. Finally the whole process control can be monitored during the operation of the induction motor using graphic software GUI, which requires the proper communication controller with the P/C.

Η διπλωματική εργασία αφορά τον έλεγχο και τη μοντελοποίηση ενός συστήματος τριών δεξαμενών για την ανάμιξη υδατικών διαλυμάτων. Το σύστημα χρησιμοποιεί δύο ανεξάρτητες δεξαμενές αποθήκευσης (tanks) υγρών διαλυμάτων διαφορετικών χρωμάτων. Στόχος της λειτουργίας του συστήματος ελέγχου είναι η επίτευξη καθορισμένης χρωματικής σύνθεσης στα πλαίσια δημιουργίας του τελικού διαλύματος εντός της τρίτης δεξαμενής, η σύνθεση του οποίου καθορίζεται μέσω ενός αισθητήρα φωτεινότητας. Ο αισθητήρας φωτεινότητας «επιστρέφει» κατάλληλα διαμορφωμένο ηλεκτρικό σήμα «ανάλογο» της διερχόμενης φωτεινότητας από το διάλυμα, η οποία εξαρτάται από τη σύνθεση του διαλύματος. Επιπρόσθετα στην επιθυμητή χρωματική σύνθεση, το σύστημα θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη του, κατά τη λειτουργία του, προδιαγραφές ελαχίστου – μεγίστου τελικής στάθμης/όγκου για το διάλυμα της σύνθεσης. Τέλος, εκτός του «ανοικτού» συστήματος ανάμιξης, μελετάται η χρήση PID (Proportional – Integral – Derivative) Ελεγκτή με στόχο τη χρονικά δυναμική αντιστάθμιση και προσαρμογή της λειτουργίας του συστήματος σε ενδεχόμενες μεταβολές των υποσυστημάτων, των παραμέτρων ή των διεργασιών του, διασφαλίζοντας μία ευρύτητα συνθηκών ευσταθούς λειτουργίας. / Project concerns the modeling and control of of a three-tank system for mixing liquids. The system uses two independent storage tanks filled with different colors liquid. The aim of the operation of the control system is reaching a specified color in the third tank, the composition of which is determined by a brightness sensor. The brightness sensor 'returns' suitably shaped electrical signal. In addition to the desired color composition, the system should take into account, during operation, specifications minimum - maximum final level / volume for the solution of the composition. Finally, it is studied the use of PID (Proportional - Integral - Derivative) Controller.

Η διπλωματική εργασία αναπτύσσει έναν προσαρμοστικό έλεγχο για την παρακολούθηση προπορευόμενου οχήματος από το ακόλουθο όχημα στην "κατεύθυνση του μήκους" και κάνει την προσομοίωση σε περιβάλλον Matlab. / This essay devolops with adaptive control a model of automatic vehicle following so that a following vehicle can follow a leading vehicle in the longitudinal direction. And simulates the model with Matlab.

Η εξοικονόμηση ενέργειας σε ένα κτίριο μέσω της αποτελεσματικής χρήσης του κτιριακού αυτοματισμού και των ενεργειακών βελτιώσεων που πρέπει να γίνουν σε αυτό είναι δυο τομείς που συγκεντρώνουν μεγάλο ενδιαφέρον τα τελευταία χρόνια. Ειδικά αν η προσπάθεια αυτή συνδυαστεί με τη χρήση μεθόδων της Ασαφούς Λογικής και των Ασαφών Γνωστικών Δικτύων (ΑΓΔ) τότε αναμένουμε πολλά και αξιόλογα αποτελέσματα τα οποία υπόσχονται μια ραγδαία βελτίωση του τρόπου ζωής μας. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να χρησιμοποιούν προηγμένες θεωρίες ελέγχου για να διαμορφωθεί τη συνολική ενεργειακή συμπεριφορά ενός κτιρίου για οικιστική ή εμπορική χρήση. Η προτεινόμενη μέθοδος είναι η χρήση ασαφούς λογικής και ο έξυπνος έλεγχος για να διαμορφωθούν τέτοια έξυπνα κτίρια. Για το σκοπό αυτό κατασκευάζονται ένα σύστημα Ασαφούς Λογικής και ένα Ασαφές Γνωστικό Δίκτυο και μελετώνται οι ενεργειακές απαιτήσεις ενός κτιρίου από το νότιο τμήμα της Ελλάδας. Το προτεινόμενο έξυπνο λογισμικό που διαμορφώνεται αποτελείται από δύο μέρη: Α) Το Ασαφές Σύστημα Συμπερασμού, το οποίο λαμβάνοντας υπόψη τα μετεωρολογικά δεδομένα της περιοχής (ηλιακή ακτινοβολία, θερμοκρασία κλπ) ελέγχει τον αυτοματισμό του κτιρίου (HVAC και φωτισμός), προκειμένου να επιτευχθεί πιο αποτελεσματική χρήση του. Β) Το Ασαφές Γνωστικό Δίκτυο (ΑΓΔ), το οποίο βάσει της χρήσης του κάθε στοιχείου του αυτοματισμού κτιρίου, ανιχνεύει αν το κτίριο χρειάζεται ενεργειακές βελτιώσεις και εάν ναι, προτείνει τις κατάλληλες λύσεις με βάση την κατανάλωση ενέργειας. Οι μελέτες προσομοίωσης διεξήχθησαν χρησιμοποιώντας και τις δύο μεθόδους. Τα ληφθέντα αποτελέσματα έδειξαν ότι και οι δύο μέθοδοι μπορούν να συνεισφέρουν θετικά στη βελτίωση του αυτοματισμού κτιρίων, καθώς και στη συνολική ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου. / Reducing the energy consumption of a building through the effective use of its automation and the necessary energy improvements that can be made, are two scientific areas that gathered a lot of interest in recent years, especially, if this effort is combined with the use of advanced system and control theories such as fuzzy logic, intelligent control and Fuzzy Cognitive Maps (FCM). The purpose of this diploma thesis is to use advanced control theories to model the total energy behavior of an autonomous building for residential or commercial use. The proposed method is using fuzzy logic and intelligent control to model such intelligent buildings. A Fuzzy Logic and a Fuzzy Cognitive Map are constructed. The energy requirements for a building from the southern part of Greece are determined using the Design Builder software. The proposed intelligent software tool is composed of two parts: A)The Fuzzy Inference System (FIS) which taking into account the weather data of the area (sun radiation, temperature etc.) controls the building automation (HVAC and lighting) in order to achieve its most effective use. Β)The Fuzzy Cognitive Map (FCM) which based on the use of each element of the building automation, detects whether the building needs energy improvements and if so, proposes appropriate solutions based on its energy consumption. Simulation studies were conducted using both methods. The obtained results have shown that both methods can contribute positively to the improvement of the building automation as well to the overall energy behavior of the building.

Αρκετές έρευνες, παλαιές και πιο πρόσφατες, έχουν ασχοληθεί με την αξιολόγηση της ποιότητας της εικόνας των απεικονιστικών συστημάτων πυλαίας απεικόνισης (EPID). Έχουν επίσης, δημοσιεύσει αποτελέσματα ποιοτικών μετρήσεων όπως MTF, DQE, CNR και SNR. Ωστόσο, σε αυτές τις μελέτες η επίδραση των διαφόρων ενεργειών δεν αξιολογήθηκε συστηματικά[G.Jarry and F.Verhaegen, 2005]. Επιπλέον, ελάχιστες εργασίες έχουν χρησιμοποιήσει το ομοίωμα QC-3 για τις αντίστοιχες μελέτες ποιοτικής αξιολόγησης[Filipe Martins Garcia de Moura, 2008, Poonam Yadav et al, 2010]. Το προαναφερθέν ομοίωμα χρησιμοποιείται επί το πλείστον, κλινικά, για τον προσδιορισμό θέσης του ασθενούς[U. Ramm et al, 2013]. Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά την πειραματική αξιολόγηση της ποιότητας της εικόνας των συστημάτων πυλαίας απεικόνισης (Portal Imaging). Η αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε με τη χρήση ποιοτικών δεικτών όπως είναι, η Συνάρτηση μεταφοράς διαμόρφωσης (MTF), Φάσμα ισχύος θορύβου (NPS), Κανονικοποιημένο φάσμα ισχύος του θορύβου (NNPS), Σχετική Ανιχνευτική κβαντική αποδοτικότητα (R-DQE), Λόγος αντίθεσης προς θόρυβο (CNR), Λόγος σήματος προς θόρυβο (SNR), Δείκτης Ποιότητας Εικόνας (FIQ). To MTF υπολογίστηκε με χρήση του Συνάρτηση τετραγωνικής απόκρισης (SWRF), το NPS υπολογίστηκε μέσω του μετασχηματισμού Fourrier στην περιοχή ενδιαφέροντος της ακτινοβολούμενης εικόνας, το R-DQE υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας το MTF και το κανονικοποιημένο NPS, το SNR υπολογίστηκε από το κλάσμα, με αριθμητή τη τιμή του κάθε εικονοστοιχείου του σημείου ενδιαφέροντος της εικόνας και παρανομαστή την τυπική απόκλιση της αντίστοιχης περιοχής ενδιαφέροντος, το CNR υπολογίστηκε από την διαίρεση της αντίθεσης της περιοχής ενδιαφέροντος με τον στατιστικό θόρυβο, το FIQ υπολογίστηκε από το MTF της κάθε χωρικής συχνότητας διαιρούμενη με τον συντελεστή μεταβλητότητας (Coefficient of Variation (CV)). Οι προαναφερθέντες ποιοτικοί δείκτες χρησιμοποιήθηκαν σε ψηφιακές εικόνες DICOM χρησιμοποιώντας το εξειδικευμένο QC-3 test phantom. Πραγματοποιήθηκαν 48 απεικονίσεις, σε συνθήκες Ακτινοθεραπείας (20x20cm2, SSD=100cm), του εν λόγω φάντομ για έναν αριθμό από Monitor Units (MUs), για διάφορους Ρυθμούς δόσης (DR) και χρησιμοποιώντας 4 διαφορετικές ενέργειες. Συμπερασματικά διαπιστώθηκε ότι η ποιότητα της εικόνας βελτιώνεται όσο αυξάνουν τα MUs και τα DR, αλλά παρατηρήθηκε μία μικρή υποβάθμιση της εικόνας στις χαμηλές χωρικές συχνότητες. Για το ίδιο απεικονιστικό σύστημα, στα 6MV, με χαμηλές τιμές DR το CNR και το SNR είναι αυξημένο. Ενώ, συγκρίνοντας την ενέργεια δέσμης 6MV με 18MV, παρατηρήθηκε ότι το SNR και το CNR είναι υψηλότερα στα 6MV. Για τέσσερις διαφορετικές ενέργειες δέσμης φωτονίων παρατηρήθηκε παρόμοια συμπεριφορά του R-DQE στις τρεις ενέργειες(10MV, 15MV, 18MV), στα 6MV το R-DQE είχε φθίνουσα πορεία. Στα γραφήματα R-DQE για ίδιο DR υπήρξε μία μικρή διαφοροποίηση, αυξήθηκαν σε μικρό ποσοστό οι τιμές του R-DQE για τα 6MV και 18MV. / Several studies, older and more recent, have dealt with the evaluation of image quality of portal imaging systems (EPID). They also publish qualitative measurements such as MTF, DQE, CNR and SNR. However, in these studies the effect of different actions was not evaluated systematically [G.Jarry and F.Verhaegen, 2005]. Moreover, few works have used the QC-3 phantom for the respective quality evaluation studies [Filipe Martins Garcia de Moura, 2008, Poonam Yadav et al, 2010]. The phantom is used mostly clinically, for positioning the patient [U. Ramm et al, 2013]. This thesis concerns the experimental evaluation of the image quality of portal imaging systems (Portal Imaging). The evaluation was conducted using qualitative indicators such as the modulation transfer function (MTF), noise power spectrum (NPS), Normalized power spectrum of noise (NNPS), Relative detective quantum efficiency (R-DQE), contrast to noise ratio (CNR), Signal to Noise Ratio (SNR), Image Quality Index (FIQ). The MTF was calculated using the square wave response function (SWRF), the NPS was calculated via Fourrier transform the region of interest of the image radiated, the R-DQE was calculated using the MTF and the normalized NPS, the SNR calculated from the fraction with the numerator value of each pixel point of interest of the image and the denominator as the standard deviation of the corresponding region of interest, the CNR was calculated by dividing the contrast of the region of interest with the statistical noise, FIQ was calculated from the MTF of each spatial frequency divided by the coefficient of variation (Coefficient of Variation (CV)). The quality indicators were used in digital DICOM images using the specialized QC-3 test phantom. There were 48 displays, under Radiotherapy conditions (20x20cm2, SSD = 100cm), of that phantom for a variety of Monitor Units (MUs), for various dose rate (DR) and using 4 different energies. In conclusion, it was found that the image quality is improved by increasing the MUs and DR, but a small deterioration in the image was observed in low spatial frequencies. At the same imaging system at 6MV, low DR values the CNR and SNR were increased. While comparing the energy beam 6MV to 18MV, it was observed that the SNR and CNR were higher at 6MV. For four different photon energy beams were observed a similar behavior of R-DQE at three energy beams (10MV, 15MV, 18MV), at 6MV the R-DQE was declining. In the R-DQE graphs at the same DR there was a slight differentiation. The R-DQE was increased at small percentage rates for 6MV and 18MV.

Κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών, το ενδιαφέρον πολλών επιστημόνων έχει στραφεί στη μελέτη της δυναμικής ηλεκτρονίων τα οποία είναι τοποθετημένα σε συζεύξεις κβαντικών τελειών. Στις μέρες μας, τέτοιου είδους κβαντικά συστήματα, όπου έχουν παγιδευτεί ηλεκτρόνια, μελετώνται με εντατικό ρυθμό. Ειδικότερα, στο πρώτο μέρος της εργασίας, μελετάμε τη δυναμική δύο αλληλεπι- δρώντων ηλεκτρονίων, τα οποία είναι παγιδευμένα σε μία δομή ζεύγους κβαντικών τελειών, κάτω από την επίδραση διχρωματικών ηλεκτρικών πεδίων. Η θεωρητική ανάλυση βασίζεται στην προσέγγιση του συστήματος δύο ενεργειακών επιπέδων και καταλήγουμε στις αναλυτικές συνθήκες εντοπισμού των δύο ηλεκτρονίων στην ίδια κβαντική τελεία. Τα αναλυτικά αποτελέσματα συγκρίνονται με τα αριθμητικά, τα οποία προκύπτουν από την επίλυση της χρονοεξαρτώμενης εξίσωσης Schrödinger. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας αυτής, μελετάμε τον βέλτιστο έλεγχο για δυναμικό διπλής συμμετρικής κβαντικής τελείας, όπου έχει παγιδευτεί ένα ηλεκτρόνιο, κατά τη διάρκεια του οποίου το σύστημα αλληλεπιδρά με έναν παλμό ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Αρχικά χρησιμοποιούμε τις προσεγγίσεις του περιστρεφόμενου κύματος και του ακριβούς συντονισμού και προσεγγίζουμε το σύστημα με ένα σύστημα τριών ενεργειακών καταστάσεων. Στη συνέχεια, περιγράφουμε το σύστημα μέσω διαφορι- κών εξισώσεων, οι οποίες πρέπει να ικανοποιούνται από το βέλτιστο ηλεκτρομαγνη- τικό πεδίο. Τέλος, καταλήγουμε σε αναλυτικές εκφράσεις για το σχήμα του παλμού βέλτιστου ελέγχου, ο οποίος οδηγεί σε χρονικά μέση, αλλά και ολική μεγιστοποίηση του πληθυσμού μιας ενεργειακής στάθμης που έχουμε επιλέξει. / During the last years, the study of dynamics of electrons trapped by systems of quantum dots has attracted the interest of many scientists. Nowadays, such quantum systems, where electrons have been trapped, are being studied intensively. More specifically, in the first part of this thesis, we investigate the dynamics of two interacting electrons confined in a symmetric double quantum dot structure, under the influence of bichromatic electric fields. The theoretical analysis is based on an effective two-level system approach and the conditions for two-electron localization in the same quantum dot are analytically derived. The analytical results are compared to numerical results obtained from the solution of the time-dependent Schrödinger equation. In the second part of this thesis, we study the potential for optimal control of a symmetric double quantum dot structure, where a single electron has been trapped, interacting with a single pulsed electromagnetic field. We first use the rotating wave and resonant approximations and reduce the dynamics of the system to that of a degenerate three-level-type system. We also formulate the optimal control problem in terms of differential equations that have to be fulfilled by the optimal electromagnetic fields. We then obtain general analytical expressions for the optimal pulse shapes that lead to global maximization of the final population of the target state and of the timeaveraged population of the target state in the quantum dot structure.

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως θέμα την μελέτη μιας κολόνας διύλισης και πιο συγκεκριμένα την εκτίμηση των συγκεντρώσεων του υγρού σε κάθε δίσκο της με χρήση του βέλτιστου γραμμικού φίλτρου Kalman, καθώς και τον έλεγχό της. / -

- / -