Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται αναλυτική περιγραφή της λειτουργίας της διάταξης του Μεταγωγέα Τάσης Υπό Φορτίο ενός μετασχηματιστή υψηλής τάσης 150 kV/ 21 kV. Επίσης, περιγράφονται και αναλύονται σφάλματα που εμφανίζονται σε μετασχηματιστές με Μεταγωγέα Τάσης Υπό Φορτίο με χρήση εμπειρικών δεδομένων από την εταιρεία Δ.Ε.Η. Α.Ε. και τη θεωρητική ανάλυση και εξήγησή τους μέσα από βιβλιογραφική μελέτη . Συγκεκριμένα, περιγράφονται τα αίτια που δημιουργούν αυτά τα σφάλματα, τα συμπτώματα που εμφανίζονται στο μετασχηματιστή και το μεταγωγέα τάσης , οι επιπτώσεις των σφαλμάτων αυτών στο μετασχηματιστή και τη διάταξη του μεταγωγέα τάσης . Επιπλέον, γίνεται αναφορά στα συστήματα προστασίας που διαθέτει ο μετασχηματιστής και ο μεταγωγέας τάσης προκειμένου να προστατευθεί από τις επιπτώσεις αυτών των σφαλμάτων. Στη συνέχεια, μελετάται συγκεκριμένο σφάλμα, που παρουσιάστηκε στο Μ/Σ 150 kV/21 kV Νο1 του Υ/Σ 150 kV/21 kV των Ελληνικών Ναυπηγείων Σκαραμαγκά, και καταγράφεται η αντιμετώπισή του βήμα προς βήμα σε συνεργασία με την εταιρεία ΠΑΡΑΛΟΣ ΤΕΧΝΙΚΗ Α.Ε., στην οποία ανατέθηκε η επίλυση του σφάλματος. Τέλος, μέσα από την προσομοίωση ενός Μ/Σ υψηλής τάσης με μεταγωγέα τάσης υπό φορτίο με χρήση του λογισμικού πακέτου MatLab/SimuLink κατανοούμε σε βάθος τη λειτουργία του μεταγωγέα τάσης υπό φορτίο. Η προσομοίωση περιλαμβάνει την εφαρμογή διαταραχών της τάσης του δικτύου στο Μ/Σ στην περίπτωση ορθής και εσφαλμένης λειτουργίας του οργάνου του ρυθμιστή τάσης, καθώς η εσφαλμένη λειτουργία του ρυθμιστή τάσης ήταν και η αιτία του σφάλματος στο Μ/Σ του Υ/Σ 150 kV/21 kV των Ελληνικών Ναυπηγείων Σκαραμαγκά. / The particular project deals with the detailed description of the layout and the operation of the on load tap changer belonging to a transformer of high tension 150kV/21 kV. Furthermore, it describes and analyzes faults that occurs to transformers with on load tap changer using empirical data from DEI S.A. (Public Power Corporation) as well as theoretical analysis and explanation based on bibliography. In particular, there are described the reasons behind these faults , the symptoms that appear to the transformer and the tap changer and the consequences to the transformer and the layout of the tap changer. Moreover, there is reference to the protection systems that the transformer and the tap changer have in order to be protected from the consequences of the faults. Further on, a particular troubleshooting is studied that occurred at the transformer 150 kV/21 kV no1 of the high voltage substation 150 kV/21 kV at the Hellenic Shipyards of Skaramagas and its handling is reported step by step in association with PARALOS TECHNICAL S.A. , the company which was assigned to solve the troubleshooting. Finally, the operation of the on load tap changer is studied in depth through simulation of a high voltage transformer with on load tap changer using MatLab/SimuLink software package. The simulation includes the application of voltage variations at the transformer, occurred to the high voltage network in the case of orderly or disorderly operation of the voltage regulator, as the faulty operation of the voltage regulator was the reason behind the troubleshooting of the transformer of the substation of 150 kV/ 21 kV at the Hellenic Shipyards of Skaramagas.

Στις σύγχρονες τηλεπικοινωνίες, χρησιμοποιείται μια μεγάλη γκάμα από RF μοντέλα, για τον υπολογισμό την μέσης τιμής ισχύος του σήματος εκπομπής για δεδομένη απόσταση από τον πομπό και για δεδομένη συχνότητα. Στις διεργασίες αυτές , επιδρούν στο δικό τους βαθμό διάφορες παράμετροι τοπολογικού (πληθυσμός , τύπος εμποδίων, πυκνότητα εμποδίων) και γεωγραφικού (μορφολογία εδάφους, υγρασία, διαμόρφωση χώρου) χαρακτήρα, αλλά και χαρακτηριστικά των πομποδεκτών ( συνήθως το ύψος και το κέρδος των κεραιών). Στις περισσότερες περιπτώσεις οι απώλειες όδευσης (Path Loss όπως είναι γνωστές στη διεθνή βιβλιογραφία) , εκφράζονται σε dB , σα συνάρτηση της συχνότητας λειτουργίας του υπό μελέτη συστήματος και της απόστασης ανάμεσα στον πομπό και το δέκτη ( πάντα για δεδομένα χαρακτηριστικά κεραιών και τύπο περιβάλλοντος). Έτσι μια ντετερμινιστική γνώση του μέσου path loss, που σε συνδυασμό με άλλες πιθανές απώλειες μας δίνει το σύνολο των απωλειών είναι εφικτή. O περιορισμός όσον αφορά στη συχνότητα και στις αποστάσεις , έχουν οδηγήσει τη σύγχρονη έρευνα στην επέκταση των υπαρχόντων μοντέλων , τόσο εξωτερικού όσο και εσωτερικού χώρου. Μια βασική παράμετρος της έρευνας στηρίζεται στην παραδοχή πως ο νόμος του αντιστρόφου τετραγώνου , ο οποίος περιγράφεται από την εξίσωση του Friis δε βρίσκει εφαρμογή, παρά μόνο σε περιβάλλοντα όπου επιτυγχάνεται LOS( Line of Sight) όδευση. Η τροποποίηση της παραπάνω εξίσωσης με δυναμικό ως προς το εκάστοτε περιβάλλον τρόπο , επιτρέπει πλέον τον υπολογισμό της μέσης ισχύος του σήματος σε σχετικά ρεαλιστικό βαθμό. Για παράδειγμα έχει προταθεί τροποποίηση με την τρίτη δύναμη της απόστασης για ένα σύνολο εφαρμογών , που αφορούν συστήματα ασυρμάτων τηλεπικοινωνιών εξωτερικού περιβάλλοντος.Ένα εσωτερικό περιβάλλον απαιτεί μια πολύ πιο ντετερμινιστική φόρμουλα υπολογισμού των απωλειών ώστε να μπορέσει ο μελετητής να υπολογίσει με αξιοπιστία την ισχύ του σήματος σε μια δεδομένη θέση. Η ακρίβεια λοιπόν των μοντέλων εξαρτάται άμεσα από την ικανότητά τους να απεικονίσουν και να αποδώσουν με τη σειρά τους , μέσω των υπολογισμών, όλα αυτά τα σύνθετα φαινόμενα με τον καλύτερο δυνατό τρόπο. Η πλειοψηφία των RF μοντέλων που αναπτύσσονται στα πλαίσια ακόλουθων παραγράφων, έχει αναπτυχθεί και αξιολογηθεί για συστήματα κυτταρικής κινητής τηλεφωνίας (GSM, PCS-1800, GPRS, UMTS). Προκειμένου να ξεπεραστούν διάφοροι περιορισμοί των αρχικών μοντέλων ως προς την συχνότητα λειτουργίας του συστήματος και την απόσταση πομπού-δέκτη (ουσιαστικά την εμβέλεια του μοντέλου), ορισμένες προεκτάσεις έχουν παρουσιαστεί σε διάφορες ερευνητικές εργασίες και χρησιμοποιούνται ευρέως . Ορισμένα νέα μοντέλα έχουν επίσης προστεθεί στα ήδη υπάρχοντα για τις συχνότητες συστημάτων κινητής τηλεφωνίας . Για άλλες περιοχές συχνοτήτων με έντονο ενδιαφέρον, πχ στα 5,2 GHz, διάφορες προτάσεις έχουν πραγματοποιηθεί, συχνά υποστηριζόμενες από μετρήσεις. Λαμβάνοντας υπόψη την συχνότητα των 2,4 GHz, δεν μπορούμε παρά να συμπεράνουμε ότι η όσο το δυνατόν πιο ακριβής και επιστημονικά αξιόπιστη μοντελοποίηση του ασύρματου διαύλου, ιδιαίτερα – άλλα όχι αποκλειστικά – για τοπολογίες εσωτερικών χώρων, είναι πολύ σημαντική για τον σχεδιασμό και την εύρυθμη λειτουργία των Wi-Fi συστημάτων και των WLAN δικτύων. Παρόλα αυτά, αν και στην υπάρχουσα βιβλιογραφία και στην διεθνή επιστημονική και ερευνητική κοινότητα υπάρχουν αρκετά σημαντικές εργασίες για την μοντελοποίηση του ασύρματου διαύλου στα 2,4 GHz , εντούτοις απουσίαζε, για πολύ καιρό, μία ολοκληρωμένη συγκριτική αντιπαραβολή και αξιολόγηση των βασικών θεωρητικών μοντέλων για τον υπολογισμό της μέσης απώλειας οδεύσεως στη συγκεκριμένη συχνότητα. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής , θα προσπαθήσουμε να αξιοποιήσουμε το σύνολο των μετρήσεων και των δεδομένων που συλλέξαμε , σε ρεαλιστικές συνθήκες και για πραγματικά συστήματα μετάδοσης , τόσο να αξιολογήσουμε τα ήδη υπάρχοντα RF μοντέλα , όσο και να προβούμε στις απαραίτητες προτάσεις και τροποποιήσεις όπου αυτό κριθεί σκόπιμο. Επίσης για τη σκίαση επιχειρούμε εδώ μια προσέγγιση υπολογισμού μέσω της χρήσης των RF μοντέλων και την ενσωμάτωση όλων των χαρακτηριστικών διάδοσης , που αφορούν και στα δύο στοιχεία των μεγάλης κλίμακας διαλείψεων. Οι μετρήσεις μέσης λαμβανόμενης ισχύος πραγματοποιήθηκαν σε πέντε διαφορετικές τοπολογίες. Σε κάθε μία από αυτές τις τοπολογίες ελήφθησαν μετρήσεις της μέσης λαμβανόμενης ισχύος σε διάφορες δειγματοληπτικές αποστάσεις πομπού-δέκτη ούτως ώστε να είναι εφικτή, με έναν υψηλό βαθμό αξιοπιστίας, η αξιολόγηση των βασικών μοντέλων απωλειών οδεύσεως. Ταυτόχρονα, μέσα από αυτή την διαδικασία, αξιολογήθηκε η αξιοπιστία των μοντέλων αναφορικά με τις ιδιαιτερότητες της κάθε τοπολογίας, που αποτυπώνονται ποιοτικά και ποσοτικά στους μηχανισμούς διάδοσης του ραδιοσήματος σε κάθε περίπτωση. / In modern wireless communications, a wide range of RF models are used to provide the median (average) value of the signal strength at a given distance from the transmitter and for a given frequency spectrum. In this procedure, certain geographical (ground, humidity, terrain irregularities), topological (heavy or scattered population, type of obstacles, density of the buildings) characteristics of the area, as well as certain specifications of the transmitter and receiver antennas (most notably antenna height and antenna gain) have to be taken into consideration. In most cases, the mean value of the path loss is expressed in dB in dependence with the frequency of the operating system and the distance between the transmitter and the receiver (for given antenna characteristics and a certain type of environment where the system operates). Thus, a deterministic knowledge of the average path loss (which along with the average rain loss and diffraction loss provides the overall propagation loss in dB) is available. However, distance and frequency limitations have led research to a further study and expanding of the existing empirical and semi-empirical models , for both outdoor and indoor scenarios. A fundamental parameter-based study of the path loss models is based on the concept that the second power law that is predicted by the Friis equation does not apply in real-life scenarios except for standard LOS paths. The modified power law research allows engineers and scholars to calculate the mean received power of a signal transmitted over a wireless link in a more realistic approach. It has been suggested that the third-power law is more suitable for a plethora of applications based on wireless communications for an outdoor environment.The indoor propagation channel, in particular, demands a lot more than a deterministic formula of calculating the average signal strength as a function of distance and frequency. The increased impact of multipath and other propagation phenomena such as reflection and scattering, as well as the existence of many objects whose proportions are comparatively close to the wavelength of the operating wireless systems, render the propagation of a signal and its arrival at a receiver (mobile or fixed) a rather complex procedure. The precision of the path loss models depends heavily on their ability to demonstrate and reflect, in the calculations, these complex phenomena to the best possible way .The majority of these models have been developed and validated for mobile telephony systems in both outdoor and indoor schemes (GSM, PCS-1800, GPRS, UMTS). Certain extensions of many of these models were conducted in order to expand the frequency and distance limitation of the original formulas. New empirical models have also been suggested for these certain frequencies .Taking into account the very sensitive and subject to many different factors nature of the indoor propagation channel, it is easily concluded that both researchers in academia and engineers in industry need to have reliable models that will predict precisely the average path loss over the indoor 2.4 GHz channel which is of utter importance as the de facto frequency of Wi-Fi and WLAN systems. A gap in aforementioned research, however, is that it either concentrates on multipath parameters or does not feature a full comparative validation of most well-known indoor path loss models.The purpose of this work is to present, all the data collected through experiments in realistic conditions and real telecom systems, in order to validate and modify (where necessary) the existing RF models. Furthermore an empirical formula to measure attenuation due to shadowing is derived through these RF models.Measurements took part in five different topologies. In each of them the mean received power was recorded, for various distances between the transmitter and the receiver, in order for our endeavor to validate the RF models in question to be reliable. Through this procedure, RF models where examined towards each topology’s distinctive characteristics that reflect in quality and quantity all the attenuation mechanisms that affect the propagated signal.

Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας είναι η έρευνα πάνω στον τομέα της αυτόματης παραγωγής έμπειρων συστημάτων, ανακαλύπτοντας γνώση μέσα σε σύνολα δεδομένων και αναπαριστώντας την με την μορφή κανόνων. Ουσιαστικά πρόκειται για μια μέθοδο επιτηρούμενης μάθησης όπως η εξόρυξη κανόνων ταξινόμησης, ωστόσο ο στόχος δεν είναι αποκλειστικά η ταξινόμηση, αλλά και η τήρηση σημαντικών προδιαγραφών ενός έμπειρου συστήματος όπως η επεξήγηση, η ενημέρωση για νέα δεδομένα κ.α. Στα πλαίσια της προπτυχιακής μου εργασίας αναπτύχθηκε ένα εργαλείο που είχε σκοπό την σύγκριση μεθόδων για συνδυασμό αβέβαιων συμπερασμάτων για το ίδιο γεγονός, στο μοντέλο των Συντελεστών Βεβαιότητας. Το εργαλείο έδινε την δυνατότητα να παραχθούν Έμπειρα Συστήματα (στη γλώσσα CLIPS) που χρησιμοποιούν τις παραπάνω μεθόδους. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η διερεύνηση του τομέα της μηχανικής μάθησης και η επέκταση του υπάρχοντος εργαλείου, ώστε να παράγει έμπειρα συστήματα με έναν πιο αυτόματο, αποδοτικό και λειτουργικό τρόπο. Πιο συγκεκριμένα τροποποιήθηκε η αρχιτεκτονική για την υποστήριξη μεταβλητών εξόδου με περισσότερες από δυο κλάσεις (Multiclass Classification). Επίσης έγινε επέκταση ώστε να μπορούν να εξαχθούν κανόνες για περισσότερες μεταβλητές του συνόλου δεδομένων (εκτός δηλαδή από την μεταβλητή εξόδου), για τις οποίες δεν χρειάζεται πλέον να γνωρίζει τιμές ο τελικός χρήστης του έμπειρου συστήματος. Η επέκταση αυτή δίνει την δυνατότητα να σχεδιαστούν πιο πολύπλοκες ιεραρχίες κανόνων, που ακολουθούν μια δενδρική δομή, εύκολα ερμηνεύσιμη από τον άνθρωπο. Το μοντέλο συντελεστών βεβαιότητας επανασχεδιάστηκε, ενώ πλέον προσφέρεται και ένας εναλλακτικός τρόπος υπολογισμού των συντελεστών βεβαιότητας των κανόνων ταξινόμησης ο οποίος βασίζεται στον ορισμό τους στο έμπειρο σύστημα MYCIN. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι σε μη ισορροπημένα σύνολα δεδομένων η μέθοδος αυτή ευνοεί την πρόβλεψη για την κλάση μειοψηφίας. Τεχνικές επιλογής υποσυνόλων χαρακτηριστικών, δίνουν την δυνατότητα αυτοματοποίησης σε μεγάλο βαθμό της διαδικασίας παραγωγής του έμπειρου συστήματος με τρόπο αποδοτικό. Άλλες προσθήκες είναι η δυνατότητα δημιουργίας συστημάτων που μπορούν να ενημερώνονται δυναμικά αξιοποιώντας νέα δεδομένα για το πρόβλημα, η παραγωγή κανόνων και συναρτήσεων για την αλληλεπίδραση με τον χρήστη, η παροχή γραφικού περιβάλλοντος για το παραγόμενο έμπειρο σύστημα κ.α. / The main objective of this thesis is to present a method for automatic generation of expert systems, by extracting knowledge from datasets and representing it in the form of production rules. We use a supervised machine learning method, resembling Classification Rule Mining, although classification is not our only goal. Important operational characteristics of expert systems, like explanation of conclusions and dynamic update of the knowledge base, are also taken into account. Our approach is implemented within an existing tool, initially developed by us to compare methods for combining uncertain conclusions about the same event, based on the uncertainty model of Certainty Factors. That tool could generate Expert Systems (in CLIPS language) that use the above methods. The main aim of this thesis is to do research mainly on the field of machine learning in order to enhance the above mentioned tool for generating Expert Systems in a more automatic, efficient and functional fashion. More specifically, the architecture has been modified to support output variables classified in more than two classes (Multiclass Classification). An extension of the system made it possible to generate classification rules for additional variables (apart from the output variable), for which the final user of the expert system cannot provide values. This gives the ability to design more complex rule hierarchies, which are represented in an easy-to-understand tree form. Furthermore, the certainty factors model has been revised and an additional method of computing them is offered, following the definitions in MYCIN’s model. Experimental results showed improved performance, especially for prediction of minority classes in imbalanced datasets. Feature ranking and subset selection techniques help to achieve the generation task in a more automatic and efficient way. Other enhancements include the ability to produce expert systems that dynamically update the certainty factors in their rules, the generation of rules and functions for interaction with the end-user and a graphical interface for the produced expert system.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη και κατασκευή μιας διάταξης μετρήσεων για φωτοβολταϊκά συστήματα. 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 υλοποίηση ενός εργαλείου με το οποίο ο χρήστης θα μπορεί να έχει την επίβλεψη των μεγεθών της ηλεκτρικής ενέργειας που διακινούνται από το σύστημα του. Για παράδειγμα να γνωρίζει τα ποσά ισχύος που παράγονται, τα επίπεδα της τάσης και του ρεύματος ακόμα και τα ποσά ισχύος με τα οποία μπορεί να τροφοδοτήσει το δίκτυο της ΔΕΗ αν σκοπεύει να χρησιμοποιεί μέρος της παραγόμενης ενέργειας για της ανάγκες του και να πουλά το περίσσευμα. Αρχικά έγινε η μελέτη και κατασκευή μιας πλακέτας για την προσαρμογή του πραγματικού σήματος του ρεύματος και της τάσης. Ο επεξεργαστής ο οποίος χρησιμοποιείται σε τέτοιου είδους εφαρμογές δεν μπορεί να «διαβάσει» σήματα των οποίων το πλάτος ξεπερνά τα 5 V. Οπότε πρέπει εμείς να φέρουμε τα μεγάλα σήματα σε τέτοια κλίμακα ώστε να είναι διαχειρίσιμα. Ακόμα πρέπει να μετατρέψουμε το σήμα ρεύματος σε σήμα τάσης ανάλογης κλίμακας για να είναι διαχειρίσιμο και αυτό από το υπολογιστικό σύστημα. Στη συνέχεια έγινε μελέτη της διαδικασίας της δειγματοληψίας και αφού υπολογίστηκαν και το SNR, η το ελάχιστο σφάλμα δειγματοληψίας σχεδίασα ένα κατωδιαβατό φίλτρο τύπου Butterworth 4ης τάξης για να περιορίσω τα φαινόμενα aliasing που δημιουργούνται λόγω αλλοίωσης. Το επόμενο βήμα, το οποίο ήταν και το πιο δύσκολο και απαιτητικό, ήταν να σχεδιαστεί ο κώδικας με τον οποίο θα γινόταν η δειγματοληψία και ο υπολογισμός των μεγεθών που μας ενδιέφεραν σε πραγματικό χρόνο (real time). Έγινε πολλαπλασιασμός σε γλώσσα μηχανής (assembly) και χρήση μόνο ακεραίων τιμών για να γίνει ο κώδικας όσο γίνεται πιο γρήγορος μιας και σε ένα τέτοιο σύστημα το βασικότερο που μας απασχολεί είναι η ταχύτητα των πράξεων. Ακόμα χρειάστηκε να συντονιστούν με σήματα interrupt διάφορα περιφερειακά του μικροελεγκτή για να δουλέψει σωστά το σύστημα. Τέλος έγινε προσπάθεια διασύνδεσης του υπάρχοντος προγράμματος με Η/Υ μέσω σειριακής για να γίνει απεικόνιση των αποτελεσμάτων μέσω μιας γραφικής διεπαφής (GUI). / This thesis is about a measuring system for a Photo voltaic Array connected to the grid. In the first chapter there is a survey for the importance of sustainable power sources. Next the project is presented. After that there is a chapter about the sensors that are used. The method of sampling and and filtering the signal is described in the next 3 chapters. Last but not least in the last chapter the user interface is presented

Στις μέρες μας παρατηρείται μία εγκατάλειψη των συμβατικών μορφών ενέργειας και μια ταυτόχρονη στροφή προς τις ανανεώσιμες. Από την συνδυασμένη χρήση δύο ή και περισσότερων ανανεώσιμων, συνήθως, μορφών ενέργειας προκύπτουν τα υβριδικά συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής αναλύεται ένα υβριδικό σύστημα το οποίο χρησιμοποιεί δύο ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, αυτές του νερού και του αέρα. Η ανάλυση αυτού του υβριδικού συστήματος στηρίζεται σε δεδομένα τα οποία προέρχονται από το υπό κατασκευή υβριδικό έργο της Ικαρίας. Τέτοια συστήματα νησιών χαρακτηρίζονται ως συστήματα Μη $ιασυνδεδεμένων Νήσων, καθώς είναι αυτόνομα, αξιοποιώντας πηγές ενέργειας με τις οποίες τα νησιά αυτά είναι «ευλογημένα»,σε σχέση με άλλες περιοχές της ενδοχώρας όπως π.χ ο άνεμος. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη περιγραφή των βασικών αρχών στις οποίες στηρίζεται η κατασκευή των υδροηλεκτρικών και των αιολικών σταθμών και δίνεται ο ορισμός των υβριδικών συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας . Στα κεφάλαια δύο και τρία περιγράφονται βασικά μεγέθη για το υβριδικό έργο της Ικαρίας, καθώς και κανονισμοί λειτουργίας για αυτό . Στο κεφάλαιο 4 παρατίθεται η λογική στην οποία στηρίχθηκαν οι προσομοιώσεις καθώς και αποτελέσματα, γραφήματα και συμπεράσματα τα οποία προέκυψαν από αυτές .Ακολουθούν το παράρτημα και η βιβλιογραφία . / Nowadays there is an abandonment of conventional energy and a simultaneous shift to renewable energy. From the combined use of two or more renewable, usually, the resulting energy hybrid power systems. In the present study analyzed a hybrid system which uses two sources of renewable energy, which water and air. The analysis of this hybrid system is based on data from the hybrid under construction project of Ikaria. Such systems are islands designated as Non systems $ iasyndedemenon Islands, are autonomous, drawing energy with which the islands they are "blessed" than other inland areas like the wind. The first chapter is a brief description of the principles underpinning the construction of hydroelectric and wind power stations and given the definition of hybrid power systems. Chapters two three a.m. described fundamentals for the hybrid project Ikaria and operating regulations for this. Chapter 4 sets out the rationale relied on simulations and the results, charts, and conclusions drawn from them. Here are the Annex and the literature.

Ένα μεγάλο ποσοστό ιστότοπων παράγεται και συντηρείται με χρήση Συστημάτων Διαχείρισης Περιεχομένου (Content Management Systems – CMS), τα οποία, εκτός από περιεχόμενο κειμένου, διαχειρίζονται και δομημένα δεδομένα. Από την άλλη, ο Σημαντικός Ιστός αν και έχει αρχίσει να γίνεται πραγματικότητα παραμένει σε εμβρυϊκό στάδιο σε σχέση με τον παραδοσιακό Ιστό. Η σύγκλιση των δύο κόσμων θα μπορούσε να αποφέρει τεράστια οφέλη και να πυροδοτήσει την ταχύτερη εξάπλωση του Σημαντικού Ιστού. Στην παρούσα διπλωματική εργασία καταγράφονται και μελετώνται τα πιο διαδεδομένα εργαλεία Σημαντικού εμπλουτισμού CMS, καθώς και μια σειρά από CMS που φέρουν εγγενή χαρακτηριστικά Σημαντικού Ιστού. Τέλος, υλοποιείται μια πρότυπη δικτυακή πύλη με τη χρήση της έκδοσης 7 του CMS Drupal, η οποία ενσωματώνει χαρακτηριστικά Σημαντικού Ιστού στον πυρήνα της (όπως αυτόματη ενσωμάτωση στις σελίδες που παράγονται του νεοσύστατου πρότυπου RDFa). / Currently a large number of Web sites are driven by Content Management Systems (CMS), which manage not only textual content but also structured data. On the other hand, even though Semantic Web is beginning to materialize, it is still dwarfed by the traditional Web. The convergence of the two worlds could produce significant benefits and trigger a faster spread of the Semantic Web. In the current diploma thesis, prevalent CMS semantic enrichment tools and a series of Semantic CMS are thoroughly examined. Finally, an experimental web portal is developed using CMS Drupal’s version 7, which integrates Semantic Web features in its core (such as the automatic embedding of the emergent RDFa standard in the pages created).

Η πιο σημαντική εξέλιξη της τελευταίας δεκαετίας στον τομέα της εκπαιδευτικής τεχνολογίας αφορά την αλλαγή προσανατολισμών για τη θέση των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών (ΤΠΕ) στην εκπαιδευτική διαδικασία. Απομακρυνόμαστε πλέον από τη λογική του υπολογιστή ως μεμονωμένη θέση εργασίας, προς τη λογική της χρήσης υπολογιστικών συστημάτων. Η εξάπλωση του Διαδικτύου (Web. 2.0), η εμφάνιση των εποικοδομιστικών και κοινωνικοπολιτισμικών θεωριών μάθησης, καθώς και η γνώση γενικότερα, και η επιστημονική γνώση ειδικότερα, συνθέτουν σήμερα ένα σύγχρονο τεχνολογικό και παιδαγωγικό πλαίσιο μέσα στο οποίο διδασκαλία και μάθηση αποκτούν νέες διαστάσεις και δημιουργούν καινοτόμες εκπαιδευτικές πρακτικές. Όλο και περισσότεροι μαθητές χρειάζονται να αποκτήσουν πρόσβαση στην εκπαίδευση οποτεδήποτε και οπουδήποτε. Τα διαδικτυακά Συστήματα Διαχείρισης της Μάθησης παίζουν σημαντικό ρόλο στην εξ Αποστάσεως Εκπαίδευση ενώ χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε συνθήκες παραδοσιακής διδασκαλίας. Τα Συστήματα Διαχείρισης της Μάθησης διαφοροποιούνται από τα «κλασσικά» περιβάλλοντα διδασκαλίας, ως προς το βαθμό χρήσης της τεχνολογίας και τη μετατόπιση του ελέγχου και της ευθύνης της μαθησιακής πορείας στους μαθητές. Η μετατόπιση του ελέγχου προς τους μαθητές επιδρά θετικά στη μαθησιακή αποτελεσματικότητα (Chou και Liu, 2005). Σκοπός των Συστημάτων Διαχείρισης της Μάθησης είναι η κάλυψη της απόστασης ανάμεσα στο εκπαιδευτικό περιεχόμενο και τον εκπαιδευόμενο και η ρύθμιση των κοινωνικών αλληλεπιδράσεων ώστε να καταστούν οι χρήστες τους ενεργοί συμμετέχοντες και όχι απλοί δέκτες πληροφοριών. Τα Συστήματα Διαχείρισης της Μάθησης αναπτύσσονται ραγδαία και εφαρμόζονται σε ποικίλες μαθησιακές καταστάσεις σε όλες τις βαθμίδες της εκπαίδευσης και ιδιαίτερα στην τριτοβάθμια (Concannon et al., 2005). Η χρήση τους ανέδειξε νέες εκπαιδευτικές πρακτικές όπως το μεικτό ή συνδυαστικό μοντέλο μάθησης (blended learning) (Garrison και Kanuca, 2004), που χρησιμοποιεί συνδυασμό παραδοσιακών παραδόσεων, διαδικτυακών εφαρμογών και μαθησιακού περιεχομένου, ώστε να αξιοποιούνται ταυτόχρονα τα πλεονεκτήματα πραγματικής και εικονικής τάξης. Στην συγκεκριμένη εργασία παρουσιάζεται αρχικά το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο απαντώντας σε ερευνητικά ερωτήματα όπως τι είναι το Ελεύθερο Λογισμικό, πως οι Τεχνολογίες της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών σχετίζονται με την Εκπαίδευση, ποια είναι τα σημερινά δεδομένα στο χώρο της εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης, ποιες είναι συνοπτικά οι θεωρίες μάθησης που σχετίζονται με την εξ Αποστάσεως Εκπαίδευση, ποιες είναι οι πιο γνωστές εφαρμογές Ανοιχτού Κώδικα που χρησιμοποιούνται για τη Διαχείριση της Μάθησης από απόσταση καθώς και το αν υποστηρίζουν οι πιο διαδεδομένες πλατφόρμες κατάλληλο εκπαιδευτικό υλικό που να συμβάλλει στην ποιοτική εξ Αποστάσεως Εκπαίδευση. Μιας και υπάρχουν ήδη πολλές συγκριτικές μελέτες που εξετάζουν τα υπάρχοντα Συστήματα Διαχείριση της Μάθησης από πλευράς τεχνικών χαρακτηριστικών, δυνατοτήτων ή κόστους, η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στη σχέση τεσσάρων συγκεκριμένων συστημάτων με τις θεωρίες μάθησης χωρίς ωστόσο να παραβλέπεται και η τεχνική όψη της σύγκρισης. Τα αποτελέσματα της εργασίας συνεισφέρουν στο πεδίο της εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης και συγκεκριμένα στην ένταξη των Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών στην εκπαιδευτική διαδικασία με την αξιοποίηση των κατάλληλων Συστημάτων Διαχείρισης της Μάθησης. Στη συνέχεια σχεδιάζεται και περιγράφεται ένα Εικονικό Σύστημα Μάθησης που απευθύνεται σε μαθητές των πρώτων τάξεων του Δημοτικού σχολείου, ενώ έχει προηγηθεί μια έρευνα σε Δημοτικά Σχολεία για να συγκεντρωθούν οι απαραίτητες πληροφορίες από όλα τα εμπλεκόμενα μέρη. Η αρχιτεκτονική του συστήματος και τα use cases παρουσιάζονται στο τέλος της εργασίας. / -

Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει ως στόχο την ανάλυση και έλεγχο ρευστοδυναμικών συστημάτων χρησιμοποιώντας έξυπνα υλικά όπως πιεζοκρύσταλλοι για τον σχεδιασμό επενεργητών. Στο Μέρος Ι, εκτιμάται η απόδοση μιας πρωτότυπης πιεζο-υδραυλικής αντλίας με χρήση Πεπερασμένων Στοιχείων. Η συγκεκριμένη διάταξη αποτελείται από ένα έμβολο και δύο παθητικές βαλβίδες με συχνότητα λειτουργίας μεγαλύτερη των 100Hz. Το αναπτυχθέν μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων λαμβάνει υπόψιν την συμπιεστότητα του ρευστού, την περιορισμένη διάδοση του κύματος πίεσης, τυρβώδη ροή και αμφίδρομη αλληλεπίδραση ρευστού-στερεού των βαλβίδων. Με τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων υπολογίστηκε η απόδοση της αντλίας και ακολούθησε παραμετρική βελτιστοποίηση κύριων παραμέτρων της βαλβίδας. Έτσι, έγινε εφικτή η λειτουργία σε υψηλότερες συχνότητες (500Hz) με βελτιωμένη απόδοση. Στην συνέχεια, μελετήθηκε ιδεατό σύστημα με ενεργές βαλβίδες ώστε να αναπτυχθούν τεχνικές ελέγχου του χρονισμού των βαλβίδων. Οι προσομοιώσεις έδειξαν σημαντικά περιθώρια βελτίωσης με ενεργές βαλβίδες, ενώ ανέδειξαν την σημασία της διάδοσης του κύματος, ιδιαίτερα κατά τον συντονισμό. Στο Μέρος ΙΙ, προτάθηκε ένας πρωτότυπος επενεργητής, βασισμένος στην εκμετάλλευση του συντονισμού του ρευστού. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει την μηχανική ολοκλήρωση της αντλίας μέσα στον επενεργητή, ενώ απαιτείται μόνο μια βαλβίδα υψηλής συχνότητας σε αντίθεση με υπάρχοντα συστήματα όπου απαιτούνται δύο (εισαγωγής, εξαγωγής). Ο πρωτότυπος επενεργητής μοντελοποιήθηκε με απευθείας διακριτοποίηση των εξισώσεων Navier Stokes με συμπιεστότητα και εξήχθη ένα μοντέλο χώρου κατάστασης. Παράλληλα με το μοντέλο πιεζοκρυστάλλων και της ροής της βαλβίδας ολοκληρώθηκε το μοντέλο του επενεργητή, ενώ τα βασικά στοιχεία του μοντέλου επιβεβαιώθηκαν με πειραματικά δεδομένα. Επίσης επιβεβαιώθηκε η αρχή λειτουργίας του προτεινόμενου συστήματος του επενεργητή με πειραματικές μετρήσεις. Στην τελευταία ενότητα της διατριβής αναλύονται βασικά στοιχεία με στόχο την βελτίωση της λειτουργίας του επενεργητή. / The present PhD thesis has a key object the analysis and control of fluid dynamics systems taking advantage of the smart material properties like piezocrystals for the design of actuators. In Part I, the performance of a prototype piezohydraulic pump is estimated using the Finite Element Method. The specific setup consists of a piston and two passive valves with an operating frequency greater than 100Hz. The developed Finite Element Model takes into account fluid's compressibility, the limited pressure wave propagation, turbulent flow and Fluid Structure Interaction of the valves with the fluid. Simulation results were used to calculate the pump's performance and a parametric optimization of valve's key parameters is performed. Much higher operating frequencies (500Hz) with improved performance is achieved. In the sequel, studies on a ideal active valve system are undertaken and control techniques of valve timing are developed. Simulations revealed the potential benefit from an active valve system and also revealed the importance of accounting wave propagation phenomena, especially during resonance. In Part II, a novel fluid actuator based on the exploitation of fluid resonance is proposed. This approach allows the integration of the pump within the actuator, whereas only one high frequency valve is needed, in contrast with existing systems where two high frequency valves are needed (inlet, outlet). The novel actuator is modeled using a direct discretization of the compressible Navier Stokes equations and a state space model is derived. Along with the piezoelectric and valve flow model a complete model of the actuator is formulated. The key components of the model are verified with experimental data from a prototype actuator. Also, the concept of the new actuator is proved by experimental measurements. At the last section of the thesis key aspects of the systems for further improvement of the actuator are proposed.

Στην παρούσα διατριβή προτείνονται μέθοδοι διαχείρισης των κοινόχρηστων πόρων σε υπολογιστικά συστήματα όπου πολλαπλοί επεξεργαστές μοιράζονται το ίδιο ολοκληρωμένο (Chip Multiprocessors – CMPs). Ενώ μέχρι πρόσφατα ο σχεδιασμός ενός υπολογιστικού συστήματος στόχευε στην ικανοποίηση των απαιτήσεων μόνο μίας εφαρμογής ανά χρονική περίοδο, τώρα πια απαιτείται και η εξισορρόπηση των απαιτήσεων διαφορετικών εφαρμογών που ανταγωνίζονται για την κατοχή των ίδιων πόρων. Σε πολλές περιπτώσεις, όμως, αυτό δεν αρκεί από μόνο του. Ακόμη και αν επιτευχθεί κάποιος ιδανικός διαμοιρασμός του πόρου, αν δεν βελτιστοποιηθεί ο τρόπος με τον οποίο χρησιμοποιούν οι επεξεργαστές τον κοινόχρηστο πόρο, δεν θα καταφέρει να εξυπηρετήσει ικανοποιητικά το αυξημένο φορτίο. Για να αντιμετωπιστούν τα προβλήματα που πηγάζουν από τον διαμοιρασμό των κοινόχρηστων πόρων, στην παρούσα εργασία προτείνονται τρεις εναλλακτικοί μηχανισμοί διαχείρισης. Η πρώτη μεθοδολογία εισάγει μία νέα θεωρητική μοντελοποίηση του διαμοιρασμού της κρυφής μνήμης, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί παράλληλα με την εκτέλεση των προγραμμάτων που διαμοιράζονται την κρυφή μνήμη. Η μεθοδολογία αξιοποιεί στην συνέχεια αυτήν την μοντελοποίηση, για να ελέγξει τον διαμοιρασμό της κρυφής μνήμης και να επιτύχει δικαιοσύνη στο πως κατανέμεται ο χώρος της κρυφής μνήμης μεταξύ των επεξεργαστών. Η δεύτερη μεθοδολογία παρουσιάζει μία νέα τεχνική για την πρόβλεψη της τοπικότητας των προσπελάσεων της κρυφής μνήμης. Καθώς η τοπικότητα είναι η βασική παράμετρος που καθορίζει την χρησιμότητα των δεδομένων της κρυφής μνήμης, χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική πρόβλεψης μπορούν να οδηγηθούν μηχανισμοί διαχείρισης που βελτιώνουν την αξιοποίηση του χώρου της κρυφής μνήμης. Στα πλαίσια της μεθοδολογίας παρουσιάζουμε έναν τέτοιο μηχανισμό, ο οποίος στοχεύει στην ελαχιστοποίηση των αστοχιών της κρυφής μνήμης μέσω μίας νέας πολιτικής αντικατάστασης. Η τελευταία μεθοδολογία που παρουσιάζεται είναι μία μεθοδολογία για την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας της ουράς εντολών, που είναι μία από τις πιο ενεργειακά απαιτητικές δομές του επεξεργαστή. Στα πλαίσια της μεθοδολογίας, δείχνεται ότι το κλειδί για την αποδοτική μείωση της κατανάλωσης ενέργειας της ουράς εντολών βρίσκεται στην αλληλεπίδραση της με το υποσύστημα μνήμης. Με βάση αυτό το συμπέρασμα, παρουσιάζουμε έναν νέο μηχανισμό δυναμικής διαχείρισης του μεγέθους της ουράς εντολών, ο οποίος συνδυάζει επιθετική μείωση της κατανάλωσης ενέργειας του επεξεργαστή με διατήρηση της υψηλής απόδοσής του. / This dissertation proposes methodologies for the management of shared resources in chip multi-processors (CMP). Until recently, the design of a computing system had to satisfy the computational and storage needs of a single program during each time period. Now instead, the designer has to balance the, perhaps conflicting, needs of multiple programs competing for the same resources. But, in many cases, even this is not enough. Even if we could invent a perfect way to manage sharing, without optimizing the way that each processor uses the shared resource, the resource could not deal efficiently with the increased load. In order to handle the negative effects of resource sharing, this dissertation proposes three management mechanisms. The first one introduces a novel theoretical model of the sharing of the shared cache, which can be used at run-time. Furthermore, out methodology uses the model to control sharing and to achieve a sense of justice in the way the cache is shared among the processors. Our second methodology presents a new technique for predicting the locality of cache accesses. Since locality determines, almost entirely, the usefulness of cache data, our technique can be used to drive any management mechanism which strives to improve the efficiency of the cache. As part of our methodology, we present such a mechanism, a new cache replacement policy which tries to minimize cache misses by near-optimal replacement decisions. The last methodology presented in this dissertation, targets the energy consumption of the processor. To that end, our methodology shows that the key to reducing the power consumption of the Issue Queue, without disproportional performance degradation, lies at the interaction of the Issue Queue with the memory subsystem: as long as the management of the Issue Queue doesn’t reduce the utilization of the memory subsystem, the effects of the management on the processor’s performance will be minimal. Based on this conclusion, we introduce a new mechanism for dynamically resizing the Issue Queue, which achieves aggressive downsizing and energy savings with almost no performance degradation.

This thesis addresses the problems of design and control of small cooperative unmanned autonomous quadrotor aerial vehicles. A new approach is proposed, for the modeling of the system’s dynamics using linearized Piecewise AffineModels. The Piecewise Affine dynamic–models cover a large part of the quadrotor’s flight envelope while also taking into account the additive effects of environmental disturbances. The effects of aerodynamic forces and moments were also examined. A small quadrotor is designed and developed that emphasizes in the areas of increased on–board computational capabilities, state estimation and modular connectivity. Based on the translational and rotational system’s dynamics: a) a switching model predictive controller, b) an explicitly solved constrained finite time optimal control strategy, and c) a cascade control scheme comprised of classical Proportional Integral Derivative control scheme augmented with angular acceleration feedback, were designed and experimentally tested in order to achieve trajectory tracking under the presence of wind–gusts. The efficiency of the proposed control methods was verified through extended experimental studies. The final quadrotor design utilizes a powerful control unit, a sensor system that provides state estimation based on inertial sensors, ultrasound sonars, GPS and vision chips, and an efficient actuating system. The research effort extended in the field of unmanned aerial vehicles cooperation. Cooperation strategies were proposed in order to address the problems of: a) Forest Fire Monitoring and b) Unknown Area Exploration and Target Acquisition. The Forest FireMonitoring algorithm is formulated based on consensus systems theory formulated as a spatiotemporal rendezvous problem in between the quadrotors. The Area Exploration and Target Acquisition algorithm is formulated based on market–based approaches. / Η συγκεκριμένη διατριβή καταπιάνεται με τα προβλήματα της σχεδίασης και ελέγχου μικρού μεγέθους συνεργαζόμενων μη επανδρωμένων αεροσκαφών με έμφαση στα συστήματα Κάθετης Απογείωσης και Προσγείωσης και ιδιαίτερα στη συστήματα τύπου Quadrotor. Μια νέα προσέγγιση για την μοντελοποίηση της δυναμικής του συστήματος η οποία βασίζεται στη θεωρία των Piecewise Affine συστημάτων προτείνεται. Η μοντελοποίηση με βάση τη θεωρία των Piecewise Affine συστημάτων καλύπτει ένα μεγάλο μέρος του φακέλου πτήσης του αεροσκάφους καθότι συνυπολογίζει μέρος της μη-γραμμικότητας του συστήματος ενώ παράλληλα δίνει τη δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν τα ιδιαίτερα ανεπτυγμένα εργαλεία του γραμμικού ελέγχου. Αναπτύσσεται νέα πειραματική πλατφόρμα αεροσκάφους τύπου quadrotor η οποία χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερες ικανότητες υπολογιστικής ισχύος, αυτόνομη εκτίμηση κατάστασης, πολλαπλή συνδεσιμότητα και αποδοτικό σύστημα πρόωσης. Η τελική πλατφόρμα quadrotor ελικοπτέρου UPATcopter ενσωματώνει μικρουπολογιστικό σύστημα υψηλών δυνατοτήτων, ειδικά συστήματα εκτίμησης κατάστασης τόσο σε εσωτερικούς όσο και σε εξωτερικούς χώρους μέρος των οποίων αναπτύχθηκε στα πλαίσια της διατριβής και αποδοτικό υποσύστημα πρόωσης. Τρεις διαφορετικοί νόμοι ελέγχου αναπτύχθηκαν και δοκιμάστηκαν πειραματικά. Αρχικά δοκιμάσθηκε ένας Constrained Finite Time Optimal Controller, ο οποίος υπολογίζεται πολύ-παραμετρικά και συνυπολογίζει την επίδραση των περιορισμών εισόδου και κατάστασης. Ο συγκεκριμένος ελεγκτής υπολογίσθηκε με βάση μια οικογένεια Piecewise Affine αναπαραστάσεων του υποσυστήματος προσανατολισμού και δοκιμάσθηκε επιτυγχάνοντας αποδοτικό έλεγχο του προσανατολισμού του σκάφους. Ακολούθως δοκιμάσθηκε ένας Switching Model Predictive Control βασισμένος στην Piecewise Affine μοντελοποίηση του συστήματος ο οποίος επίσης συνυπολογίζει την επίδραση των περιορισμών του συστήματος και του ρόλου των διαταραχών. Με τη χρήση αυτού του ελεγκτή επιτεύχθηκε έλεγχος προσανατολισμού και θέσης του αεροσκάφους τόσο σε άπνοια όσο και υπό την επίδραση ισχυρών διαταραχών ανέμου. Επιπρόσθετα, δοκιμάσθηκε ελεγκτής βασισμένος στη θεωρία PID ελέγχου επαυξημένος με ανάδραση γωνιακής επιτάχυνσης του συστήματος. Τέλος, η έρευνα επεκτάθηκε και στις στρατηγικές συνεργασίας μη επανδρωμένων αεροσκαφών προτείνοντας δύο αλγόριθμους. Συγκεκριμένα προτάθηκε αλγόριθμος για την αντιμετώπιση των προβλημάτων επιθεώρησης δασικής πυρκαγιάς και αλγόριθμος εξερεύνησης μιας άγνωστης περιοχής από ομάδα ετερογενών αεροσκαφών.