Η παρούσα διατριβή αφορά στην ολοκλήρωση των μεθόδων Στατιστικού Ελέγχου Ποιότητας με τεχνικές Μηχανικής Μάθησης, για την καλύτερη εξυπηρέτηση των αναγκών των σύγχρονων επιχειρήσεων. Προς αυτή την κατεύθυνση, έγινε αρχικά μια λεπτομερής ανασκόπηση της σχετικής βιβλιογραφίας για τον εντοπισμό και την αναγνώριση των σημαντικότερων ελλείψεων του Στατιστικού Ελέγχου Ποιότητας. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές Μηχανικής Μάθησης για την αντιμετώπιση των παραπάνω ελλείψεων. Πιο συγκεκριμένα, προτάθηκε μια μεθοδολογία για αναγνώριση μέσων μετατοπίσεων σε αυτοσυσχετιζόμενα δεδομένα πολυμεταβλητών διεργασιών, τα οποία συναντώνται πολύ συχνά σε πραγματικές διεργασίες. Η προτεινόμενη μεθοδολογία δοκιμάζεται και ελέγχεται ως προς την απόδοσή της και την ικανότητά της για εφαρμογή σε δεδομένα διαφορετικής φύσεως σε δυο μελέτες περίπτωσης. Τα αποτελέσματα από τις μελέτες αυτές είναι ενθαρρυντικά καθώς επιτεύχθηκαν αρκετά υψηλά ποσοστά επιτυχών αναγνωρίσεων μέσων μετατοπίσεων. Η διατριβή ολοκληρώνεται με παράθεση μιας σειράς συμπερασμάτων, ανάδειξη της συμβολής της προτεινόμενης μεθοδολογίας και υπόδειξη μελλοντικών ερευνητικών κατευθύνσεων για την επέκτασή της. / This thesis concerns the integration of Statistical Quality Control methods with Machine Learning techniques for covering contemporary business needs. The proposed approach took into account a thorough review of the literature, which identified the major shortcomings of Statistical Quality Control. A consideration of Machine Learning techniques with respect to the above shortcomings was then performed. More specifically, a methodology was proposed for identifying mean shifts in auto-correlated multivariate data processes, which occurs very often in real processes. The proposed approach was tested through two different case studies for its performance and ability to implement data of different type. The results of these case studies were encouraging as quite high rates were achieved for the successful recognition of mean shifts. The thesis concludes by listing a series of findings, highlighting the contribution of the proposed approach and suggesting a series of future research directions.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής ήταν η δημιουργία ενός testbench για το ηλεκτρονικό τμήμα της φορητής αντλίας έγχυσης φαρμάκου με χρήση σύριγγας. Η αντλία έγχυσης φαρμάκου με χρήση σύριγγας υπάρχει σε προγραμματιζόμενη και σε μη προγραμματιζόμενη έκδοση. Για την περίπτωση της προγραμματιζόμενης συσκευής χρησιμοποιείται, για τον έλεγχο, ένα TRIPLEX LCD σε συνδυασμό με τρία πλήκτρα (up, down, enter) και ένα Buzzer. Για τη μη προγραμματιζόμενη, που θα έχουμε σταθερό ρυθμό παλμοδότησης - έγχυσης φαρμάκου, δεν θα υπάρχουν τα εξωτερικά πλήκτρα και το display. Αρχικός στόχος ήταν η δημιουργία μιας μονάδας που να ενεργοποιεί τη συσκευή, να είναι ικανή να αλλάζει τις καταστάσεις της, να ενεργοποιεί όλα τα πιθανά σφάλματα και κάποια πιθανά mismatches, ώστε να διαπιστώνεται η σωστή λειτουργία της. Προφανώς για το σκοπό αυτό ήταν απαραίτητη η “αποκωδικοποίηση” όλων των πιθανών καταστάσεων της συσκευής. Απαραίτητη προϋπόθεση, λοιπόν, ήταν η δημιουργία μιας οντότητας που να μπορεί, βάση προεπιλεγμένων εισόδων, να μεταβάλει την τρέχουσα κατάσταση της συσκευής. Η δυνατότητα επιλογής των εισόδων γίνεται με 3 διανύσματα εισόδων (λέξεις), το καθένα από τα οποία θα μεταβάλλει αντίστοιχα τη κατάσταση της συσκευής. Πρωταρχικός στόχος ήταν η δυνατότητα ενεργοποίησης της συσκευής, επιλογής του mode της (προγραμματιζόμενη ή μη) και εναλλαγής των καταστάσεών της. Για τη μη προγραμματιζόμενη συσκευή οι πιθανές καταστάσεις λειτουργίας της είναι η ΟΝ (ενεργοποιημένη) και η OFF (απενεργοποιημένη). Το μοτέρ λειτουργεί με σταθερό ρυθμό παλμοδότησης επομένως δεν υπάρχουν άλλες πιθανές καταστάσεις. Η προγραμματιζόμενη έχει τη δυνατότητα αλλαγής του ρυθμού κίνησης του μοτέρ. Η δυνατότητα αυτή παρέχεται από τα πλήκτρα UP και DOWN. Κάθε αλλαγή στην τιμή του ρυθμού κίνησης του δρομέα γίνεται αποδεκτή αν και μόνον αν πατηθεί το πλήκτρο ENTER. Οι καταστάσεις, λοιπόν, στις οποίες μπορεί να βρεθεί η συσκευή είναι οι: ΟΝ, ΟFF, UP, DOWN, ENTER, NO_ENTER, MODE 0, MODE 1. Οι καταστάσεις MODE 0, MODE 1, έχουν να κάνουν με την επιλογή της συσκευής. Η MODE 0 αφορά την επιλογή της προγραμματιζόμενης ενώ η MODE 1 τη μη προγραμματιζόμενη. Η NO_ENTER επιλέχθηκε για την περίπτωση που κατά τη μετάβαση σε μια UP ή DOWN κατάσταση δεν έχει πατηθεί τo ΕΝΤΕR. Η ενεργοποίηση των παραπάνω καταστάσεων θα γίνεται με επιβολή του αντίστοιχου bit στην τιμή “1”. Κατά την ενεργοποίηση της προγραμματιζόμενης συσκευής, πραγματοποιούνται κάποιοι έλεγχοι. Στην κατάσταση ΟΝ, το κύκλωμα επίβλεψης της μπαταρίας ανιχνεύει την κατάσταση low battery και dead battery, ενώ ταυτόχρονα ελέγχεται αν οι συχνότητες παλμοδότησης του κινητήρα f1και f2 διαφέρουν περισσότερο από 5%. Πραγματοποιούνται , λοιπόν, κάποιοι έλεγχοι που σαν στόχο έχουν την ανίχνευση σφάλματος στη λειτουργία της συσκευής. Σκοπός, λοιπόν, του δεύτερου διανύσματος ελέγχου είναι η ενεργοποίηση αυτών των σφαλμάτων ώστε να διαπιστωθεί η εύρυθμη λειτουργία των διεργασιών ανίχνευσής των από τη συσκευή. Επιλέχθηκε για το σκοπό αυτό ένα διάνυσμα εισόδου, ενεργοποίησης αυτών των σφαλμάτων, 7 bits. Για να γίνει η συσκευή ΟΝ πρέπει, εκτός των άνω επιτυχών ελέγχων, όλες οι διπλές είσοδοι (mode1-mode2, run1-run2, pause1-pause2) να μην έχουν διαφορετική τιμή (mismatch). Aν συμβεί οποιοδήποτε mismatch error στις εισόδους αυτές χτυπά το buzzer. Η πρόκληση αυτού του σφάλματος έγινε με ένα διάνυσμα εισόδου 5 bits. Υλοποιήθηκαν, λοιπόν, τρεις οντότητες καθεμία εκ των οποίων προκαλούσε μεταβολή στην τρέχουσα κατάσταση της συσκευής, είτε σφάλμα είτε απλώς μετάβαση από OFF σε ON κλπ. Η τελική σύνδεση των τριών οντοτήτων σε μία και η επικοινωνία αυτής της οντότητας με τη συσκευή αποτέλεσε το τελικό στάδιο της διπλωματικής. Η καταγραφή των εξομοιώσεων και η όλη συμπεριφορά του υλοποιηθέν μοντέλου απέδειξε τη σωστή επικοινωνία του με τη συσκευή . Ο κώδικας περιγραφής του μοντέλου εκσφαλμάτωσης της συσκευής έγινε σε VHDL ενώ για τις εξομοιώσεις χρησημοποιήθηκε ο εξομοιωτής της Model Technology V-System και Model Sim. / --

Ένα από τα σύγχρονα προβλήματα που απασχολούν του την κοινωνία είναι το ενεργειακό πρόβλημα, απόρροια της σταδιακής εξάντλησης των συμβατικών πηγών ενέργειας. Μία ιδιαίτερα ελκυστική λύση, αποτελεί η αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και ειδικά του ανέμου που παρέχει την αιολική ενέργεια. Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως θέμα τον έλεγχο ανεμογεννήτριας επαγωγικής μηχανής βραχυκυκλωμένου κλωβού(SCIG) με χρήση ασαφούς λογικής. Ο έλεγχος με ασαφή λογική είναι ταχέως αναπτυσσόμενος καθώς πλησιάζει πολύ στην ανθρώπινη λογική. Βασιστήκαμε πάνω σε ένα ήδη υπάρχον μοντέλο μη-γραμμικού ελέγχου για αυτό το είδος ανεμογεννήτριας και το μετατρέψαμε κατάλληλα για την σταδιακή εφαρμογή της ασαφούς λογικής. Το σύστημα προσομοιώθηκε με τη βοήθεια της εφαρμογής Simulink του λογισμικού Matlab. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται μέσω διαγραμμάτων και εξάγονται τα ανάλογα συμπεράσματα. / One of the current issues that concern the society is the energy problem of the gradual depletion of conventional energy sources. A particularly attractive solution is the exploitation of renewable energy sources, especially wind providing the wind. This thesis will deal with controlling wind turbine induction motor squirrel cage (SCIG) using fuzzy logic. The control with fuzzy logic is rapidly growing as it approaches the human sense. We relied on an existing model of nonlinear control for this type turbine and turned it suitable for the application of fuzzy logic. The system was simulated with the help of application Simulink software Matlab. The results are presented through diagrams and the relative conclusions are extracted.

Η απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI) βασίζεται στο φυσικό φαινόμενο του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR). Ενώ το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό από το 1950, η πρώτη μαγνητική τομογραφία σε άνθρωπο διενεργήθηκε μόλις το 1977. Η δεκαετία του '80 ήταν η δεκαετία που τα συστήματα MRI άρχισαν να εξελίσσονται ταχύτατα και η εξέλιξη αυτή συνεχίζεται ακόμη και σήμερα. Στις μέρες μας, τα σύγχρονα συστήματα MRI κάνουν πολύ περισσότερα από απλή απεικόνιση, με τη μαγνητική τομογραφία διάχυσης, τη φασματοσκοπία και τη λειτουργική μαγνητική τομογραφία να αποτελούν νέες και πολλά υποσχόμενες εφαρμογές. Τα συστήματα MRI δεν χρησιμοποιούν ιοντίζουσα ακτινοβολία, αλλά μαγνητικά πεδία και ηλεκτρομαγνητικά κύματα στην περιοχή των ραδιοσυχνοτήτων. Αυτός είναι πιθανώς ο λόγος για τον οποίο τα συστήματα MRI δεν είχαν τύχει τόσης προσοχής όπως τα συστήματα υπολογιστικής τομογραφίας, όσον αφορά τους κανονισμούς που διέπουν την ασφάλεια της χρήσης τους για χρήση σε εξετάσεις ασθενών. Ωστόσο, δεδομένου ότι η απεικόνιση χρησιμοποιείται για τη διάγνωση και μια λανθασμένη διάγνωση μπορεί να οδηγήσει σε λανθασμένη θεραπεία ή την απουσία θεραπείας, τα οποία με τη σειρά τους μπορεί να οδηγήσουν σε μη αναστρέψιμη βλάβη για την υγεία των ασθενών ή ακόμα και στο θάνατο, η Αμερικανική Ένωση Φυσικών Ιατρικής (AAPM) είχε προτείνει μεθόδους για τον έλεγχο της ποιότητας εικόνας από τις αρχές της δεκαετίας του 1990. Το Αμερικανικό Κολλέγιο Ακτινολογίας (ACR), είχε επίσης συμβάλει στην προσπάθεια αυτή από την αρχή της νέας χιλιετίας, προτείνοντας μεθόδους ελέγχου της ποιότητας εικόνας για τη δημιουργία ενός προγράμματος πιστοποίησης για τις εγκαταστάσεις MRI. Το 2010 η AAPM δημοσίευσε μια έκθεση (AAPM report No. 100) με τίτλο «Έλεγχοι αποδοχής και διαδικασίες διασφάλισης ποιότητας για εγκαταστάσεις απεικόνισης μαγνητικής τομογραφίας», το οποίο περιγράφει τις διαδικασίες για τον έλεγχο της απόδοσης των μαγνητικών τομογράφων, αλλά και τις διαδικασίες που αφορούν άλλα ζητήματα ασφάλειας για τους ασθενείς και το προσωπικό. Στην Ελλάδα μέχρι πρόσφατα, οι εγκαταστάσεις MRI - σε αντίθεση με τους υπολογιστικούς τομογράφους και όλα τα άλλα ακτινολογικά συστήματα - ήταν εκτός της εποπτείας της Ελληνικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας (Ε.Ε.Α.Ε.) και της Ένωσης Φυσικών Ιατρικής Ελλάδος (Ε.Φ.Ι.Ε.). Ωστόσο, από τις αρχές του 2013, η E.E.A.E. έχει προτείνει ένα πρόγραμμα διαπίστευσης (με βάση την έκθεση AAPM Νο. 100) που πρέπει να εφαρμόζεται σε όλες τις καινούριες εγκαταστάσεις MRI. Αυτό το πρόγραμμα πιστοποίησης σταδιακά θα εφαρμοστεί και σε παλαιότερες εγκαταστάσεις. Ο στόχος είναι μέσα σε 5 χρόνια το πολύ, όλες οι εγκαταστάσεις MRI να είναι διαπιστευμένες όπως ισχύει εδώ και πολλά χρόνια για τις εγκαταστάσεις υπολογιστικής τομογραφίας. Ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι να συνοψίσει το βασικό θεωρητικό υπόβαθρο πάνω στο οποίο στηρίζεται η απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού, για να βοηθήσει τους Φυσικούς Ιατρικής οι οποίοι δεν έχουν εξειδικευτεί στα συστήματα αυτά, να κατανοήσουν τις αρχές της λειτουργίας τους, ιδίως εκείνες που σχετίζονται με τον τρόπο δημιουργίας των διαγνωστικών εικόνων. Στο επόμενο κεφάλαιο, παρουσιάζεται η AAPM report No. 100 (μεταφρασμένη στα Ελληνικά), προκειμένου να θέσει τις βάσεις για την κατανόηση των διαδικασιών που χρησιμοποιούνται για τους ποιοτικούς ελέγχους (QC), αλλά και άλλα θέματα που αφορούν στην ασφάλεια λειτουργίας των συστημάτων MRI. Στο τελευταίο κεφάλαιο, παρουσιάζεται η εφαρμογή αυτών των διαδικασιών σε μια υπάρχουσα εγκατάσταση MRI, ως ένα παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο εκτελούνται οι διαδικασίες QC και του τρόπου με τον οποίο οι εικόνες που προκύπτουν αξιολογούνται προκειμένου να εξαχθούν μετρήσιμες ποσότητες. Αυτές οι ποσότητες χρησιμοποιούνται ως δείκτες απόδοσης και ο Φυσικός Ιατρικής συγκρίνοντάς τις με καθορισμένα όρια, μπορεί να διαπιστώσει εάν το ελεγχόμενο σύστημα MRI πληροί τα καθορισμένα κριτήρια (κάτι που υποδηλώνει μια ικανοποιητική λειτουργία και ποιότητα απεικόνισης) ή εάν υπάρχουν ένα ή περισσότερα προβλήματα που οδηγούν σε μη αποδεκτή ποιότητα απεικόνισης και ως εκ τούτου απαιτούνται διορθωτικές ενέργειες. Στην τελευταία περίπτωση, ο έλεγχος που ανέδειξε το πρόβλημα θα πρέπει να επαναλαμβάνεται μετά από την όποια επισκευή, προκειμένου να διαπιστωθεί εάν το σύστημα MRI είναι κατάλληλο να χρησιμοποιηθεί για διάγνωση. / Magnetic Resonance Imaging (MRI) is based on the physical phenomenon of Nuclear Magnetic Resonance (NMR). While this phenomenon has been known since the 1950s, the first MRI scan was performed on a human being just in 1977. The 80’s was the decade that MRI systems started to evolve rapidly and this evolution still goes on. Nowadays, modern MRI systems do so much more than simple imaging, with diffusion MRI, MRI spectroscopy and functional MRI being the new promising applications. MRI scanners do not use ionizing radiation but magnetic fields and electromagnetic waves in the range of radiofrequencies. This is probably the reason why the MRI scanners did not attract so mach attention as CT scanners did, in terms of regulations regarding the safety of their use for patient scanning. However, since imaging is used for diagnosis and a wrong diagnosis can result to a wrong therapy or no therapy at all, which in turn may result to irreversible damage in the patient health or even to death, the American Association of Physicists in Medicine (AAPM) had proposed methods for testing the image quality from the early 1990s , . The American College of Radiology (ACR) has also contributed to this effort in the beginning of the new millennium, proposing image quality control methods to establish an accreditation program for MRI facilities , . In 2010 the AAPM published a report (AAPM REPORT NO. 100) with title “Acceptance Testing and Quality Assurance Procedures for Magnetic Resonance Imaging Facilities”, which describes procedures for testing the performance of MRI scanners, but also procedures concerning other safety issues for the patients and the personnel. In Greece until recently, MRI facilities – in contrast to CT scanners and all the other radiological equipment - were beyond the supervision of the Greek Atomic Energy Commission (Ε.Ε.Α.Ε.) and the Greek Association of Physicist in Medicine (Ε.Φ.Ι.Ε.). However, from the beginning of 2013, E.E.A.E. has proposed an accreditation program (based on the AAPM report No. 100) to be applied in all new MRI facilities. This accreditation program will progressively applied in older MRI facilities as well. The goal is within 5 years at most, all MRI facilities be accredited in the same way that CT scanners are. The purpose of this MSc thesis was to review the basics of MRI theory, to help Medical Physicists which are not experts in MRI, understand the principles of its operation, especially those related to the production of diagnostic images. In the next chapter the AAPM No. 100 report is presented (translated in Greek), in order to set the foundations for understanding the procedures used for quality control (QC) purposes but also other MRI operation safety issues. In the last chapter, an application of these procedures to an existing MRI installation is presented, as an example of the way that QC procedures are performed and the way that the resulting images are evaluated to result to measurable quantities. These quantities are used as performance indices and when compared to established limits, may inform the Medical Physicist whether the tested MRI systems satisfies the established criteria indicating an acceptable performance or whether one or more problems exist that result to suboptimal image quality and therefore corrective actions should be taken. In the latter case the failed test should be repeated after the field service engineers have corrected the problem, in order to ascertain that the MRI system is eligible to be used for medical diagnosis.

H υποστήριξη της τεχνολογίας των femtocells, σε περιβάλλον Long Term Evolution Advanced (LTE-A), δίνει ώθηση στο δυναμικό ερευνητικά πεδίο των ετερογενών δικτύων. Αν και προσφέρουν πολλαπλά πλεονεκτήματα, η συνύπαρξη ετερογενών σταθμών βάσεων δημιουργεί και μια σειρά τεχνικών προκλήσεων, με κυριότερη τη δημιουργία παρεμβολών που έχουν ως αποτέλεσμα την υποβάθμιση των παρεχόμενων υπηρεσιών. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής παρουσιάζονται και αναλύονται μέθοδοι διαχείρισης ισχύος και κατανομής συχνοτήτων για την ακύρωση παρεμβολών, και αναπτύσσεται και προτείνεται ένα περιβάλλον προσομοίωσης ετερογενών LTE-A δικτύων. Ο προσομοιωτής επιτρέπει τη δημιουργία δισδιάστατης τοπολογίας με παράταξη femtocells πάνω από macrocell δίκτυο σε γραφικό περιβάλλον, την εξομοίωση των συνακόλουθων φαινομένων παρεμβολών και την πρόβλεψη και σύγκριση της απόδοσης του δικτύου μετά από την εφαρμογή διαφορετικών μοντέλων διαχείρισης ισχύος και σχημάτων κατανομής συχνοτήτων για την εξάλειψη των παρεμβολών. / Femtocells technology support, in Long Term Evolution Advanced (LTE-A) environments, promotes the dynamic research on the field of heterogeneous networks. While offering many advantages, the coexistence of heterogeneous base stations creates a number of technical challenges, the main of which is interference phenomena that lead to the degradation of service. In this work, we present and analyze methods of power management and frequency allocation for interference cancellation, and develop and propose a simulation environment for heterogeneous LTE-A networks. The simulator allows the creation of 2-D topologies with femtocells deployments over macrocell networks, the simulation of the resulting interference phenomena and the prediction and comparison of the network's performance after the application of different models of power management and frequency allocation schemes for interference cancellation.

Τις τελευταίες δεκαετίες κυρίως λόγω της εμφάνισης των ηλεκτρονικών υπολογιστών έχει μεταβληθεί η φυσιογνωμία της στατιστικής επιστήμης και οι εφαρμογές της έχουν επεκταθεί σε πολλούς τομείς, αφού έγινε εύκολη και σύντομη επεξεργασία μεγάλου όγκου δεδομένων. Αυτές οι νέες συνθήκες στατιστικών αναλύσεων οδήγησαν τους στατιστικούς στην εξέλιξη πολλών θεωρητικών μεθόδων. Μια μεγάλη ενότητα αυτών των μεθόδων είναι η Πολυμεταβλητή Στατιστική Ανάλυση, που αποτελεί μια εξαιρετικά ενδιαφέρουσα κατεύθυνση της στατιστικής επιστήμης. Για να έχουμε το τελικό προιόν από μια έρευνα πρέπει να προκύψει μετά από ένα σύνολο μετρήσεων που θα γίνει σε ένα σύνολο πειραμάτων. Με τις συνήθεις όμως στατιστικές αναλύσεις εξετάζεται κάθε φορά και όχι η συνισταμένη δράση αυτών ταυτόχρονα. Έτσι πρέπει να καταφύγουμε στην Πολυμεταβλητή Ανάλυση. Η Πολυμεταβλητή Ανάλυση ασχολείται με στατιστικές μεθόδους συλλογής, περιγραφής και ανάλυσης δεδομένων που αποτελούνται από μετρήσεις πολλών μεταβλητών σε ένα πλήθος ατόμων ή γενικότερων πειραματικών μονάδων. Σε αυτήν την εργασία θα δούμε τις τεχνικές και τα αποτελέσματα, ώστε να αναπτύξουμε τεχνικές για την ανάλυση δεδομένων. Ο στόχος μου θα είναι να παρουσιάσω μια πλήρη στατιστική ανάλυση του στοιχείου που βασίζεται σε ταυτόχρονες δηλώσεις εμπιστοσύνης. Ένα από τα κεντρικά μηνύματα της πολυμεταβλητής ανάλυσης είναι ότι οι p - μεταβλητές πρέπει να αναλυθούν από κοινού. Επομένως θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε πολυμεταβλητούς ελέγχους υποθλεσεων, οι οποίοι θα εξετάζουν όλο το διάνυσμα κάθε παρατήρησης και όχι μεμονωμένες μεταβλητές. Επιπλέον, θα δούμε τη μέθοδο της Πολυμεταβλητής Ανάλυσης Διακύμανσης, η οποία αποτελεί γενίκευση της Μονομεταβλητής Ανάλυσης Διακύμανσης, όταν εξετάζουμε περισσότερες από μια μεταβλητές. Άποτελεί λοιπόν μια μέθοδο ελέγχου του αν οι μέσοι δυο ή περισσοτέρων ομάδων διαφέρουν και γενικεύοντας σε περιπτώσεις πολλών παραγόντων, αν οι παράγοντες αυτοί επιδρούν στη μέση τιμή ( μιλώντας πια για διάνυσμα μέσων τιμών. Πολλά πράγματα που ισχύουν στη Μονομεταβλητή περίπτωση μεταφέρονται με ανάλογο τρόπο και στην Πολυμεταβλητή περίπτωση, όπως για παράδειγμα η διάσπαση της συνολικής διακύμανσης στη μεταξύ των ομάδων και εντός των ομάδων διακύμανση. / --

Ο πρωταρχικός στόχος αυτής της εργασίας είναι να μελετηθεί η υποδιαδικασία κατά την παραγωγή χαρτιού, γνώστη και ως πολτοποίηση. Η πολτοποίηση αφορά το στάδιο οπού το πριονίδι, παρουσία νερού περνά μέσα από τον πολτοποιητή ο οποίος αποτελείται από δύο πιάτα που περιστρέφονται με αντίθετη φορά, το πριονίδι διαλύεται και μαζί με το νερό δημιουργούν το μίγμα του χαρτοπολτού. Η εν λόγω διαδικασία χαρακτηρίζεται από υψηλή πολυπλοκότητα λόγω της δυσκολίας που παρουσιάζει στη μαθηματική μοντελοποίηση. Σε αυτή την εργασία, εξετάζονται ήδη υπάρχουσες προσεγγίσεις στο θέμα της μοντελοποίησης. Διαφορετικές προσεγγίσεις πάνω στη μοντελοποίηση εχουν γίνει τα τελευταία χρόνια από τους μηχανικούς, υπό την έννοια οτι χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικές μεταβλητές ως έξοδοι και ως είσοδοι και πληθώρα μεθόδων μοντελοποίησης. Τα σημαντικότερα μοντέλα ανοιχτού βρόχου που βρεθήκαν στη βιβλιογραφία εξομοιώνονται και τα χαρακτηριστικά τους αναλύονται. Ο στόχος της εργασίας είναι να καθοριστεί αν οι προαναφερθείσες μοντελοποιήσεις μπορούν να ελεγχθούν με επιτυχία μέσω ενός Model Predictive Controller (MPC). Εκτεταμένες προσομοιώσεις πραγματοποιούνται όπου οι παράμετροι του ελεγκτή εξετάζονται λεπτομέρως ώστε να διαπιστωθεί το αντίκτυπο τους στην όλη διαδικασία. Προκειμένου να εξεταστεί η αποδοτικότητα του ελεγκτή, δεδομένα τα οποία πάρθηκαν από πραγματική βιομηχανία συγκρίνονται με αυτά του MPC τα οποία παράχθηκαν μέσω του MATLAB. / The initial objective of this diploma thesis is to investigate and examine the papermaking’s sub-process also known as pulping. Pulping concerns the stage where wood chip along with water is being passed through a refiner that consists of two counter rotating discs, woodchip is being smashed and with the presence of water the pulp mixture is being created. This process is being characterized as highly complex because of the difficulties that appear in its mathematical modeling. In this thesis, the existing modeling approaches developed for the pulp and paper refining process are also being investigated. Different approaches have been developed towards the modeling of the process during the past years, where engineers utilized different controlled and manipulated variables as well as a variety of modeling methods. The most important pulp and paper refiner open-loop model approximations, extracted from the existing related literature, are being simulated and their characteristics are being examined in detail. This work’s main and final objective is to determine if the aforementioned modeling approaches of the pulp and paper refining process can be successfully controlled via a Model Predictive Control (MPC) based structure. Extensive simulation trials are being carried out, where the MPC parameters are being investigated in detail regarding their effect on the overall control performance of the pulp and paper refining process. In order to further evaluate the efficacy of the proposed control scheme, the MPC related results are being compared to experimental data extracted from a real refining system that utilizes a generic industrial controller.

Η παρούσα διπλωµατική εργασία πραγµατεύεται την κατασκευή µιας εργαλειοµηχανής µε αρθµητικό έλεγχο µέσω Η/Υ (CNC router) , ικανής για την κατασκευή ηλεκτρονικών πλακετών για τις ανάγκες του εργαστηρίου. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτροµηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστηµίου Πατρών. Σκοπός είναι η κατασκευή της µηχανικής διάταξης της εργαλειοµηχανής µε επιφάνεια κατεργασίας πλακέτας µεγέθους τουλάχιστον Α4, των ηλεκτρονικών διατάξεων οδήγησης των κινητήρων, της διάταξης και της διασύνδεσης µε τον υπολογιστή, καθώς και των απαραίτητων προγραµµάτων για την ανάγνωση και επεξεργασία των σχεδίων και τη δηµιουργία και διαβίβαση των εντολών ελέγχου από και προς το µηχάνηµα ώστε να υλοποιηθεί το σχέδιο. Αρχικά έγινε η ανάλυση των απαιτήσεων του εργαστηρίου, επιλέχθηκε η συγκεκριµένη µέθοδος και αναλυθήκαν οι προδιαγραφές που πρέπει να έχει το µηχάνηµα. Έπειτα, έγινε η επιλογή της τοπολογίας και του υλικού του µηχανήµατος, των κατάλληλων κινητήρων, του συστήµατος ολίσθησης και του συστήµατος µετατροπής της κίνησης από περιστροφική σε γραµµική, έτσι ώστε να καλύπτονται µε το, χαµηλότερο δυνατό κόστος, οι απαιτήσεις µεγέθους, δύναµης πρόωσης, επιτάχυνσης, ανάλυσης, ακρίβειας, στιβαρότητας και ταχύτητας κίνησης που αναλύθηκαν στο πρώτο στάδιο, µε το χαµηλότερο δυνατό κόστος. Στη συνέχεια σχεδιάστηκε σε πρόγραµµα τρισδιάστατου σχεδιασµού η µηχανική κατασκευή της διάταξης και ανατέθηκε σε κατάλληλο εργαστήριο η κατασκευή των κοµµατιών και η συναρµολόγηση της. Το επόµενο βήµα ήτανε να σχεδιαστούν και να κατασκευαστούν τα κυκλώµατα για την οδήγηση των κινητήρων και η κεντρική πλακέτα που αναλαµβάνει την οµαλή διασύνδεση τους µε τον υπολογιστή. Τέλος, γράφτηκαν κατάλληλα προγράµµατα τα οποία αναλαµβάνουν την ανάγνωση του σχεδίου της πλακέτας και παράγουν και διαβιβάζουν τις κατάλληλες εντολές στους οδηγούς των κινητήρων, ώστε να γίνουνε οι απαραίτητες κινήσεις από αυτούς και να υλοποιηθεί το σχέδιο στην πλακέτα. / This thesis is about designing and building a fully functional CNC machine, capable of building printed circuit boards.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία, πραγματοποιείται μία εκτεταμένη βιβλιογραφική αναφορά των πιο γνωστών και ευρέως χρησιμοποιούμενων μεθόδων για τον έλεγχο του βάθους της αναισθησίας (DoA) σε ασθενείς. Αν και ο χειροκίνητος έλεγχος της αναισθησίας παραμένει ο πιο διαδεδομένος τρόπος κατά τη διάρκεια των χειρουργικών επεμβάσεων, έχει πραγματοποιηθεί μία πληθώρα ερευνών και δοκιμών προκειμένου να αυτοματοποιηθεί η συγκεκριμένη διαδικασία. Στις περισσότερες μάλιστα από αυτές χρησιμοποιούνται μοντέλα PID ελεγκτών. Προκειμένου να επιτευχθούν καλύτερα επίπεδα εμπιστοσύνης και ακρίβειας, έχουν προταθεί διαφορετικοί τρόποι αντιμετώπισης που εφαρμόζονται πλέον σε ρεαλιστικά μοντέλα ασθενών. Επομένως, στη συγκεκριμένη εργασία γίνεται αναφορά στα διάφορα υπολογιστικά συστήματα που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος για την υλοποίηση αλγορίθμων προβλεπτικού ελέγχου, περιγράφεται με λεπτομέρειες ο τρόπος εξαγωγής των Φαρμακοκινητικών και Φαρμακοδυναμικών μοντέλων, καθώς και επίσης μελετάται ο τρόπος λειτουργίας και η απόδοση διάφορων ελεγκτών, όπως απλός PID, MPC, RTDA και ενός deadbeat ελεγκτή, με σκοπό την εξομάλυνση της ύπνωσης έχοντας ως κύρια μεταβλητή ελέγχου την προποφόλη. / In this diploma thesis, there is an extended literature review of the most known and used methods for the depth of anesthesia (DoA) control systems. Although manual control of anesthesia is still the dominant practice during surgery, an increasing number of studies have been conducted to investigate the possibility of automating this procedure. These studies used proportional−integral−derivative (PID) controllers, as well as model-based controllers. However, there is a need for a comprehensive evaluation of closed-loop systems, to establish their safety, reliability, and efficacy for anesthesia regulation. This requires a detailed evaluation of promising and/or recent controllers for a range of patients and conditions via simulation. The present study investigates the different computational systems that are used to implement the appropriate algorithms for MPC ,the mathematic model of Pharmacokinetics and Pharmacodynamics models and the performance of single-loop PID, MPC, RTDA (Robustness, set point Tracking, Disturbance rejection, Aggressiveness) and deadbeat controllers for closed-loop regulation of hypnosis using propofol with bi spectral index (BIS) as the controlled variable

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη και την κατασκεύη μιας αυτοματοποιημένης διάταξης επίστρωσης ηλεκτροδίου σε στερεό ηλεκτρολύτη για εφαρμογή σε κυψέλες καυσίμου.Η εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σε αυτό το πλαίσιο,σχεδιάστηκε μια εργαλειομηχανή τύπου CNC(Computer Numerical Control),υψηλής ακρίβειας,ικανή να εκτελέσει κινήσεις σε τρείς άξονες,ελεγχόμενη από μικροελεγκτή και οδηγούμενη από βηματικούς κινητήρες. Αν και ο απώτερος στόχος της εργασίας είναι η κατασκευή της διάταξης που επιτελεί το επιθυμητό έργο,προηγήθηκε εκτενής θεωρητική μελέτη και ανάλυση όλων των χαρακτηριστικών και παραγόντων του συστήματος. Αρχικά,γίνεται αναφορά στις κυψέλες καυσίμου,στους διάφορους τύπους της συγκεκριμένης τεχνολογίας καθώς και στις εφαρμογές που αυτή ενσωματώνεται. Οι κυψέλες καυσίμου,ως αντικείμενο επιστημονικής μελέτης αλλά και ως εμπορευματικό προϊόν παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον και έχει απασχολήσει σε μεγάλο βαθμό την επιστημονική κοινότητα τα τελευταία χρόνια λόγω της μεγάλης αποδοτικότητάς τους στην παραγωγή ενέργειας αλλά και της φιλικής προς το περιβάλλον λειτουργίας τους. Εν συνεχεία,αναλύεται ο όρος αριθμητικός έλεγχος και αναλύονται οι εφαρμογές στις οποίες αυτός χρησιμοποιείται ενώ παράλληλα γίνεται αναφορά στο μηχανολογικό τμήμα της κατασκευής,στα υλικά και στο σχεδιασμό τέτοιων διατάξεων. Σημαντικό μέρος της εργασίας αφιερώθηκε στους βηματικούς κινητήρες που επελέχθησαν ως κινητήρες προώσεως της εργαλειομηχανής.Αναλύονται τόσο οι τύποι βηματικών κινητήρων όσο και ο έλεγχος τους ενώ ακόμα παρουσιάζεται και η στατική αλλά και η δυναμική τους συμπεριφορά σε ένα σύστημα. Τον ‘’εγκέφαλο’’ της διάταξης αποτελεί ο μικροεπεξεργαστής που ενσωματώνει το πρόγραμμα λειτουργίας της εργαλειομηχανής,ο οποίος αναλύεται σε μεγάλο βαθμό ξεκινώντας από τον ορισμό του,τη φύση της λειτουργίας του και καταλήγωντας στον ειδικότερο ρόλο που διαδραματίζει στο κύκλωμα ελέγχου της διάταξης. Ακόμα, περιγράφεται η αρχή λειτουργίας και η κατασκευαστική λογική της πλακέτας ελέγχου και οδήγησης του συστήματος.Τα συμπεράσματα της εργασίας και οι μελλοντικές επεκτάσεις που πιθανώς η διάταξη επιδέχεται παρουσιάζονται ως επίλογος. / The purpose of this thesis is the construction of an automated device that coats electrodes in to solid electrolyte for application in fuel cells. The project was conducted in Electromechanical Energy Conversion Laboratory, at Department of Electrical and Computer Engineering of the University of Patras. In this context, a CNC (Computerized Numerical Control) machine, capable of carrying out movements in three axes, controlled by stepper motors was designed. Although the ultimate purpose is the construction of such a device, an extensive theoretical study and analysis of all parameters and characteristics of the system was preceded. Initially, a reference to fuel cells is being made, describing the different types of the technology and the applications which fuel cells are incorporated. In general, fuel cell technology as an object of theoretical study and as a commodity product as well, is considered to be of high scientific interest, due to its high efficiency and it’s environmental friendly operation. In addition, a general definition of numerical control is being given relatively to its applications, providing a special interest in the mechanical design of systems that incorporate this particular method of control. A significant part of the project was consumed by the analysis of stepper motor behavior, both static and dynamic. Different types of stepper motors are being described along with several types of control schemes. Extensive description of the system’s incorporated micro-controller has been made, from its general description down to its specialized role to the system. Finally, the basic principles of operation are being described, given a special interest in to the board of control and drive of the system. The evaluation of the project’s status as well it’s future development were given as final conclusions.