Αντικείμενο της εργασίας είναι η μελέτη και κατασκευή διάταξης μετατροπής συνεχούς τάσης σε τριφασική εναλλασσόμενη, προκειμένου να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο σύγχρονης μηχανής με μόνιμο μαγνήτη. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκε μια μηχανή «brushless» με μόνιμο μαγνήτη ως κινητήρας και ως φορτίο αυτής μια δεύτερη μηχανή, συνεχούς ρεύματος με μόνιμο μαγνήτη, που λειτούργησε ως γεννήτρια. Ο έλεγχος της πρώτης μηχανής πραγματοποιήθηκε με έναν ηλεκτρονικό μετατροπέα ισχύος συνεχούς τάσης σε τριφασική εναλλασσόμενη. Αναλυτικά, στο κεφάλαιο 1 γίνεται αναφορά στους μόνιμους μαγνήτες που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή μηχανών «brushless». Αναλύονται θεμελιώδεις μαγνητικές έννοιες και μαγνητικές ιδιότητες των υλικών. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται εκτενής περιγραφή της λειτουργίας μιας μηχανής «brushless» με μόνιμο μαγνήτη. Αναλύονται τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της, οι διαφορές της από άλλες κλασσικές μηχανές, καθώς και η αρχή λειτουργίας της. Στο κεφάλαιο 3 αναλύεται το μαθηματικό μοντέλο που διέπει τη λειτουργία της μηχανής: τα μαγνητικά πεδία της, οι σκεδάσεις, οι τάσεις εξ’επαγωγής και οι ηλεκτρομαγνητικές ροπές. Στο κεφάλαιο 4 περιγράφεται το σύστημα τροφοδοσίας και ελέγχου της μηχανής. Στο κεφάλαιο 5 προσομοιώνεται το υπό μελέτη σύστημα μέσω του προγράμματος simulink. Αρχικά προσομοιώνεται η απόκριση της μηχανής «brushless» υπό διαφορετικές ροπές φορτίου και εν τέλει γίνεται προσομοίωση του συστήματος που περιλαμβάνει αντιστροφέα με διαμόρφωση παλμών PWM και τη μηχανή. Στο κεφάλαιο 6 αναλύεται η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε για την πραγματοποίηση των μετρήσεων και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τις μετρήσεις. Κυρίως παρουσιάζονται τα παλμογραφήματα τα οποία προέκυψαν κατά τη λειτουργία του συστήματος. Τέλος, καταγράφεται η βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε και στα παραρτήματα ενσωματώνονται τα φυλλάδια των κατασκευαστών των μηχανών που χρησιμοποιήθηκαν για τη συγκρότηση του υπό μελέτη πειραματικού συστήματος. / -

Θεωρούμε μια ακολουθία Χ1, Χ2,..., Χn (n>0) δυαδικών δοκιμών με πιθανά αποτελέσματα «επιτυχία» (S ή 1) ή «αποτυχία» (F ή 0), δηλαδή 1, αν το i-οστό στοιχείο της ακολουθίας είναι S Xi = , i=1,2,…,n. 0, αν το i-οστό στοιχείο της ακολουθίας είναι F. Τα αποτελέσματα xi {0,1}, i≥1, μπορεί να είναι διατεταγμένα σε μία γραμμή ή σε ένα κύκλο. Τα στοιχεία της ακολουθίας μπορεί να είναι ανεξάρτητες ή εξαρτημένες δυαδικές τυχαίες μεταβλητές. Μια ροή επιτυχιών ορίζεται ως μια ακολουθία συνεχόμενων επιτυχιών (S) των οποίων προηγούνται και έπονται αποτυχίες (F) ή τίποτα. Ο αριθμός των επιτυχιών σε μια ροή επιτυχιών αναφέρεται ως μήκος της ροής. Η έννοια των ροών έχει χρησιμοποιηθεί στην εφαρμοσμένη πιθανότητα και στη στατιστική συμπερασματολογία. Συγκεκριμένα, η μελέτη του αριθμού των ροών επιτυχιών σύμφωνα με διάφορα σχήματα απαρίθμησης, αποτελεί ένα ενδιαφέρον θέμα από την εποχή του De Moivre (1756). Στις αρχές του 1940, οι ροές χρησιμοποιήθηκαν σε ελέγχους υποθέσεων από τους Wald και Wolfowitz (1940), όπως επίσης και σε στατιστικούς ελέγχους ποιότητας από τους Mosteller (1941) και Wolfowitz (1943). Επιπλέον, έχουν χρησιμοποιηθεί σε πολλούς άλλους τομείς, όπως στη μετεωρολογία, στη μοριακή βιολογία (ακολουθίες DNA), στην αστρονομία, στην οικολογία, στην ψυχολογία, καθώς και στην αξιοπιστία συστημάτων. Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στην τυχαία μεταβλητή που μετρά τον αριθμό των ροών επιτυχιών μήκους τουλάχιστον ίσο με ένα συγκεκριμένο μήκος k (1≤k≤n), δηλαδή στην τυχαία μεταβλητή Gn,k. Θα παρουσιάσουμε μελέτες που έχουν γίνει για τη μεταβλητή αυτή σε ακολουθίες δυαδικών τυχαίων μεταβλητών, οι οποίες είναι διατεταγμένες σε μία γραμμή. Συγκεκριμένα, στο πρώτο κεφάλαιο θα ασχοληθούμε με ακολουθίες ανεξάρτητων (ισόνομων ή μη) δοκιμών και θα προσδιορίσουμε την κατανομή της τυχαίας μεταβλητής Gn,k μέσω πινάκων πιθανοτήτων μετάβασης (με τη μέθοδο εμβάπτισης σε Μαρκοβιανή αλυσίδα), αναδρομικών σχέσεων, αθροισμάτων διωνυμικών συντελεστών και μέσω αθροισμάτων πολυωνυμικών συντελεστών. Επιπλέον, θα παρουσιάσουμε εκφράσεις για τις πιθανογεννήτριες συναρτήσεις και θα δώσουμε τύπους για τη μέση τιμή και τη διασπορά της τυχαίας μεταβλητής Gn,k. Στη συνέχεια, θα δώσουμε άνω/κάτω φράγματα και προσεγγίσεις για την κατανομή της Gn,k, χρησιμοποιώντας τη μέση τιμή και τη διασπορά της. Ειδικά στην περίπτωση των ανεξάρτητων και ισόνομων δοκιμών, θα μελετήσουμε την προσέγγιση της κατανομής της Gn,k από μια κατανομή Poisson και από μια κανονική κατανομή, και θα δώσουμε εκφράσεις για τη δεσμευμένη κατανομή της Gn,k δοθέντος του αριθμού των επιτυχιών. Στο δεύτερο κεφάλαιο θα ασχοληθούμε με ακολουθίες εξαρτημένων δοκιμών. Θα μελετήσουμε δύο τύπους εξάρτησης, την ανταλλαξιμότητα και τη Μαρκοβιανή εξάρτηση πρώτης τάξης. Θα δώσουμε εκφράσεις για τη συνάρτηση πιθανότητας και τις ροπές της τυχαίας μεταβλητής Gn,k, καθώς και φράγματα για την κατανομή της. Επίσης, θα μελετήσουμε την τυχαία μεταβλητή ορισμένη σε ακολουθία που προκύπτει από το σχήμα δειγματοληψίας Pόlya-Eggenberger, ως ειδική περίπτωση της ανταλλαξιμότητας. Τέλος, στο τρίτο κεφάλαιο θα παρουσιάσουμε εκφράσεις για τον υπολογισμό της αξιοπιστίας ενός γραμμικού συνεχόμενου-k-από-τα-n-συστήματος αποτυχίας με ανεξάρτητες (ισόνομες ή μη) συνιστώσες, μέσω διωνυμικών συντελεστών, αναδρομικών σχέσεων και της μεθόδου εμβάπτισης σε Μαρκοβιανή αλυσίδα. Επίσης, θα ασχοληθούμε με την εφαρμογή της κατανομής της τυχαίας μεταβλητής Gn,k στην αξιοπιστία γραμμικών συνεχόμενων συστημάτων αποτυχίας. Ως αριθμητικό παράδειγμα για την εφαρμογή των μεθόδων που παρουσιάζονται, θα χρησιμοποιήσουμε την τυχαία μεταβλητή G5,2 και το γραμμικό συνεχόμενο-2-από-τα-5 σύστημα αποτυχίας. / Consider a sequence Χ1, Χ2,..., Χn (n>0) of binary trials with possible outcomes a “success” (S or 1) or a “failure” (F or 0). The outcomes xi {0,1}, i≥1, may be ordered on a line or on a circle. The elements of the sequence may be independent or dependent binary random variables. A success run is defined to be a sequence of consecutive successes preceded and succeeded by failures (F) or by nothing. The number of successes in a success run is referred to as its length. Runs have been used in applied probability and statistical inference. In particular, the study of the number of success runs, under various enumerative schemes, has been used in many areas, such as hypothesis testing, quality control, meteorology, molecular biology (sequences of DNA), radar astronomy, ecology, psychology and system reliability (cf. Balakrishnan and Koutras, 2002). This work concentrates on the random variable Gn,k which counts the number of success runs of length at least equal to a specific length k (1≤k≤n). We will give an overview of results referring to this random variable, defined on sequences of independent (identically distributed or not), exchangeable and first-order Markov dependent random variables, ordered on a line. In particular, we will present the probability mass function of Gn,k obtained by transition probability matrices (using the Markov chain imbedding technique) and/or recursively, by sums of binomial coefficients and by multinomial coefficients. Moreover, expressions for the probability generating function are presented and formulae for the mean value and the variance of Gn,k are given. Besides, we will present lower/upper bounds and approximations for the distribution of Gn,k, by using the mean value and the variance of Gn,k. Especially, in the case of independent and identically distributed trials, we will study the approximation of the distribution of Gn,k by the Poisson and the normal distribution, and we will give expressions for the conditional distribution of Gn,k given the number of successes. Next, we will give expressions for the reliability of a linear consecutive-k-out-of-n:F system with independent (identically distributed or not) components, via binomial coefficients, recursively and via the Markov chain imbedding technique. Also, the reliability function of certain general consecutive systems is deduced using the distribution of the studied random variable Gn,k. To illustrate the theoretical results we will use the random variable G5,2 and the linear consecutive-2-out-of-5:F system.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη της επίδρασης ενός αιολικού συστήματος στην ευστάθεια ενός κοινού συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη λειτουργία της μόνιμης κατάστασης. Πιό συγκεκριμένα: Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία εισαγωγή σχετικά με την χρήση της αιολικής ενέργειας από τα παλαιά χρόνια έως και σήμερα, αλλά και στοιχείων που αφορούν τόσο την Ελλάδα αλλά και άλλες χώρες. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύονται τα αιολικά συστήματα ως προς τη δομή τους, τη λειτουργία τους, τα προβλήματα που προκαλούν αλλά και τα οφέλη που αποφέρουν. Στο τρίτο κεφάλαιο ακολουθεί μία κατηγοριοποίηση των συστημάτων ανεμογεννητριών ως προς τον τύπο γεννήτριας που περιέχουν αλλά και τον τρόπο λειτουργίας τους. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται ανάλυση της διείσδυσης της αιολικής ενέργειας ως προς την κλίμακα διείσδυσης (μικρή – μεγάλη), τις προϋποθέσεις σωστής χρησιμοποίησής τους καθώς και των προβλημάτων που προκύπτουν σχετικά με την ευστάθεια τάσης αλλά και τη συχνότητα. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται η ανάλυση ροής φορτίου και πίο συγκεκριμένα η μέθοδος Newton-Raphson που χρησιμοποιήσαμε για την πραγματοποίηση του πειραματικού κομματιού αυτής της εργασίας. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι προσομοιώσεις που πραγματοποιήσαμε μαζί με τα αποτελέσματα που προέκυψαν. Τέλος στο έβδομο κεφάλαιο ακολουθεί σχολιασμός των παραπάνω αποτελεσμάτων. / This diploma thesis examines the influence of a wind energy system on the stability of a common electric power system during the steady state operation. More specifically: In the first chapter, there is an introduction related to the usage of wind energy from the past years up to nowadays, and also facts related not only to Greece but also other countries. In the second chapter, the wind energy systems are analyzed for their structure, the way they operate, the problems they cause and the benefits they yield. In the third chapter, there is a categorization of the wind energy systems in terms of the generator type the use and the state they operate. In the fourth chapter, there is an analysis of the wind power integration depending on the integration scale (small-scale – large-scale), the conditions of correct usage, as well as the problems that appear and are related to the voltage stability and the frequency. In the fifth chapter, the load flow procedure is described and more particularly the Newton-Raphson procedure that was used in this case. Ιn the sixth chapter, the simulation is presented along with the results. Finally, in the seventh chapter there are comments related to the results above.

Modern embedded systems complexity, performance and energy efficiency has been increasing steeply the last few years. An explosive growth in demand for wireless communication is observed as well and modern wireless links are expected to deliver bit rates of several gigabits while consuming even less energy. In order to satisfy these needs new technologies emerge and novel design approaches are put into practice. Communication at 60 GHz is such a technology that is able to deliver high bit rates in short range wireless links. A major motivation to use the 60 GHz spectrum is the worldwide availability which makes exploitation economically viable. Moreover, small wavelength of only 5 mm promises high integration due to small antenna component size which is one of the main bottlenecks for reducing the dimensions. However, increased frequency comes with many disadvantages as well. To increase the market potential of such a new technology the chip design needs to be cheap and energy-efficient. Such cost and energy constrains heavily impact the performance and the quality of both the analog and the digital components of the chip. In the current thesis the design possibilities of a component in the digital baseband of the receiver of such a chip are explored. The component under investigation is a Fast Fourier Transform (FFT) that is used for frequency domain equalization. This part of the receiver is used to reduce the effects of multipath in a non line-ofsight communication environment and as this is a common case in wireless communication the FFT block has been identified as one of the 2 most computational intensive components of the receiver in 60 GHz. This is the main reason why we explore possibilities to further decrease the power consumption of the block while maintaining the performance and the quality of service. To achieve this reduction the possibilities of a new design concept are explored. System Scenarios is a new design concept for embedded systems operating in dynamic environments. Wireless communication systems exhibit high dynamism during their operation on highly varying data streams, providing the System Scenarios huge xvi capabilities. The essential idea behind system scenarios is the classification of the application under investigation from a cost perspective during design time. Then, the classification is exploited during run time resulting to an overall improved implementation of the application. To achieve this the application is broken down to run-time situations (RTS) which are distinguishable operation modes of the application. Then RTSs with similar costs are clustered to form system scenarios. Finally for each scenario a different mapping and scheduling of the application is generated. In the case of the current thesis the application is the FFT and the cost perspective is the power consumption of the component. To exploit the RTS clustering in run time different quantization schemes have been produced. These schemes have been generated based on various properties of the data waveforms in the input of the FFT. The thesis explores the potential of the System Scenarios as well as the application of a quantization methodology for the FFT. Different options of the RTS clustering and the quantization of the FFT block are evaluated in order to come up with a more efficient implementation. / Τα σύγχρονα ηλεκτρονικά συστήματα παρέχουν στους χρήστες έναν καθημερινά αυξανόμενο αριθμό υπηρεσιών και λειτουργιών. Η ζήτηση τς αγοράς για ϕθηνές, αξιόπιστες και ϕορητές ηλεκτρονικές συ- σκευές ωθεί τα όρια του σχεδιασμού των ενσωματωμένων συστημάτων σε νέες ανεξερεύνητες περιοχές. Η ϕορητότητα απαιτεί την αϕαίρεση όλων των καλωδίων είτε για μετάδοση δεδομένων είτε για ενέργεια. Για να επιτευχθεί αυτό, η ασύρματη επικοινωνία σε υψηλό ρυθμό μετάδοσης είναι επιθυμητή χωρίς να θυσιαστεί η υψηλή ενεργειακή απο- δοτικότητα που καθιστά την συσκευή αυτόνομη από το ενεργειακό δίκτυο για μεγάλες χρονικές περιόδους. Η συνεχής αύξηση στις προδιαγραϕές των σύγχρονων ενσωματομένων συστημάτων έχει οδηγήσει στην χρήση καινοτόμων ιδεών, προσεγγίσεων και τεχνολογιών. Μια νέα τεχνολογία που υπόσχεται υψηλή ολοκλήρωση και υψηλό ρυθμό μετάδοσης δεδομένων στις ασύρματες ζεύξεις είναι η επικοινωνία στα 60 GHz. Μια νέα προσέγγιση σχεδιασμού για ενσωματομένα συστήματα υπόσχεται αποτελεσματική εκμετάλευση του δυναμισμού που μπορεί να παρουσιάζει ένα σύστημα. Τα ασύρματα συστήματα επικοινωνίας λειτουργούν τυπικά σε πολύ δυναμικά περιβάλλοντα. Τα Σενάρια συστήματος έχουν μεγάλες δυνατότητες για να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα της υλοποίησης των ψηϕιακών βάσεων τέτοιων συστημάτων. Στην παρούσα διπλωματική εξερευνούμε της δυνατότητες της αρχιτεκτονικής του FFT που βρίσκεται στην πλευρά του δέκτη ενός πομποδέκτη στα 60 GHz. Ο FFT είναι μέρος της εξίσωσης στο πεδίο της συχνότητας που χρησιμοποιείται για να μειώσει της επιδράσεις του ϕαινομένου multipath. Χρησιμοποιώντας Σενάρια Συστήματος προσπαθούμε να καταλήξουμε με μια πιο προσαρμοστική και συνεπώς πιο ενεργειακά αποδοτική υλοποίηση του μετασχηματισμού. Η εϕαρμογή των Σεναρίων Συστήματος χρησιμοποιώντας δεδομένα ως παράμετρο είναι μια καινοτόμα προσέγγιση και σε αυτή την διπλωματική εργασία ελέγχουμε την επιτευξιμότητα της. Για να επιτύχουμε κάτι τέτοιο πρέπει να μπορούμε να παράγουμε πολλαπλά διαϕορετικά σχέδια κβαντοποίησης του μετασχηματισμού σε αποδεκτά χρονικά διαστήματα. Οι παρούσες μέθοδοι κβαντοποίησης δεν μπορούν ακόμα να παρέχουν τέτοια δυνατότητα. Έτσι βασιζόμενοι στην επέκταση μια υπάρχουσας μεθοδολογίας προτείνουμε μια ολοκληρωμένη μεθοδολογία που μπορεί να παράγει σχέδια κβαντοποίησης μεγάλων στοιχείων υλικού όπως ο FFT.

Η ραγδαία αύξηση της πολυπλοκότητας των συστημάτων σε ολοκληρωμένα κυκλώματα (System-on-Chip, SoC), η πίεση του χρόνου για την είσοδό τους στην αγορά, καθώς και το υψηλό κόστος της διαδικασίας σχεδίασης και παραγωγής τους, έχει οδηγήσει τη βιομηχανία ανάπτυξης συστημάτων SoC στην κατεύθυνση της επαναχρησιμοποίησης «πυρήνων πνευματικής ιδιοκτησίας» (intellectual property cores), αλλά και στην αύξηση της αφαιρετικότητας της σχεδίασης, από το επίπεδο καταχωρητών (Register Transfer Level, RTL) στο επίπεδο του συστήματος (Electronic System Level Design, ESL). Η αύξηση αυτή της αφαιρετικότητας επιτυγχάνεται σήμερα, κατεξοχήν, με τη μεθοδολογία μοντελοποίησης συστημάτων SystemC TLM. Η μέθοδος αυτή μοντελοποιεί, κυρίως, την επικοινωνία μεταξύ των δομικών στοιχείων του συστήματος, δημιουργώντας ένα μοντέλο του συστήματος εύκολο στην κατασκευή, ταχείας εξομοίωσης και έτοιμο από τα πρώτα στάδια της σχεδίασης. Τα SystemC TLM μοντέλα ενός SoC δίνουν έτσι τη δυνατότητα να γίνει ανάλυση της απόδοσης του, αρχιτεκτονική του εξερεύνηση, επιβεβαίωση της λειτουργίας του καθώς επίσης και ανάπτυξη του λογισμικού που θα τρέχει πάνω σε αυτό, νωρίς στη διαδικασία σχεδίασης Στα πλαίσια αυτής της εργασίας αναπτύχθηκε ένα SystemC TLM μοντέλο του ελεγκτή CAN (CAN Controller). Ο ελεγκτής αυτός χρησιμοποιείται για την επικοινωνία μικροελεγκτών μέσω ενός σειριακού διαύλου (CAN Bus). Τα πλεονεκτήματα ενός δικτύου CAN είναι πολλά όπως, χαμηλή πολυπλοκότητα, μεγάλες ταχύτητες επικοινωνίας (έως 1Mbps), καλό μηχανισμό διαχείρισης σφαλμάτων, κ.α. Ο ελεγκτής που χρησιμοποιήθηκε ως αναφορά για την ανάπτυξη του μοντέλου αλλά και για συγκριτικά tests, είναι αυτός που έχει αναπτυχθεί από την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA) στα πλαίσια του προγράμματος HurriCANe. / The rapidly increasing complexity of systems in integrated circuits (System-on-Chip, SoC), time-to-market pressure, as well as the high cost of the development process, has led the SoC industry to the reuse of intellectual property cores and the increase of the design abstraction, from the Register Transfer Level (RTL) to the system level (Electronic System Level Design, ESL). This increase in abstraction is succeeded today, predominantly, with SystemC TLM modeling systems methodology. This method is, basically, modeling the communication between the components of a system, creating this way an, easy to make, with fast simulation and ready from the first stages of the design flow, model. So, the SystemC TLM model of a SoC gives the ability to commit performance analysis, architectural exploration, functional verification as well as embedded software development, early in the design process. Part of this work is the development of a SystemC TLM model of the CAN Controller. The controller is used for the communication of microcontroller via a serial bus (CAN Bus). The advantages of a CAN network are many, like low complexity, high speed communication (up to 1Mbps), good error management mechanism, etc. The CAN controller used as a reference model for the development process and for the comparative tests , is the one developed by the European Space Agency (ESA) under the program HurriCANe.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη και τον σχεδιασμό της υπολογιστικής υποστήριξης και συγκεκριμένα της προσομοίωση της δυναμικής του συστήματος του UPSat, ενός δορυφόρου τύπου Cubesat. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Γενικής Ηλεκτροτεχνίας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Αρχικά γίνεται αναφορά στο σύστημα του δορυφόρου και στα επιμέρους υποσυστήματα από τα οποία αποτελείται. Περιγράφεται το περιβάλλον στο οποίο θα βρεθεί και παρατίθενται πληροφορίες για την τροχιά του. Στη συνέχεια, γίνεται μία ανάλυση στο σύστημα ελέγχου θέσης και περιγράφονται οι πιθανές μέθοδοι σταθεροποίησης του δορυφόρου. Παρουσιάζεται επίσης η επιλογή της μεθόδου και των ενεργοποιητών του συστήματος. Κατόπιν, γίνεται η ανάλυση του μαθηματικού μοντέλου του συστήματος τόσο ως προς τρείς διαστάσεις, όσο και ως προς δύο, αφού πρώτα αναφέρονται κάποια χρήσιμα εργαλεία για την εξαγωγή του. Τέλος, παρουσιάζεται η υλοποίηση της προσομοίωσης του επιλεγμένου μοντέλου, τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα που βγήκαν από την διαδικασία αυτή. / This thesis addresses the design and execution of computational support and especially the simulation of the dynamics of the UPSat(University of Patras Satellite), a Cubesat type satellite.

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής είναι η ανάλυση και ο έλεγχος ενός φ/β συστήματος διασυνδεδεμένου στο δίκτυο, με στόχο να παρέχει μονίμως την μέγιστη ισχύ του και η άεργος ισχύς που εγχέεται στο δίκτυο να μηδενίζεται. Το φ/β σύστημα αποτελείται από μια φ/β συστοιχία, έναν πυκνωτή και έναν DC/AC αντιστροφέα (με το κύκλωμα ελέγχου του) με τον οποίο συνδέεται στο δίκτυο μέσω ενός RL φίλτρου. Στο κύκλωμα ελέγχου περιλαμβάνεται ο έλεγχος για την ανίχνευση του σημείου μέγιστης ισχύος (MPPT ελεγκτής) καθώς και όλοι οι PI ελεγκτές που είναι απαραίτητοι τόσο για τον έλεγχο της dc τάσης όσο και για τον έλεγχο της αέργου ισχύος. Το σύστημα προσομοιώνεται στο περιβάλλον Simulink του Matlab υπό μεταβαλλόμενη ηλιακή ακτινοβολία. Αρχικά, για τον MPPT έλεγχο εφαρμόζεται η κλασική Perturb & Observe τεχνική και στη συνέχεια προτείνεται και εφαρμόζεται μια βελτιωμένη εκδοχή της, η οποία αποδεικνύεται ότι έχει μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα. / The main subject of this diploma thesis is the analysis and the control of a grid connected Photovoltaic system, in order that it can permanently provide the maximum power and the reactive power injected to the grid could be reduced to zero as well. The P/V system consists of a P/v array, a capacitor and a DC/AC inverter (and the whole control circuit) which is connected to the grid through an RL filter. The control circuit includes the control for the detection (tracking) of the maximum power point (MPPT controller) and all the PI controllers that are necessary in order to control both the dc voltage and the reactive power. The system is simulated by the Simulink in Matlab under changing solar irradiation. Initially, for the MPPT control the classical Perturb & Observe technique is implemented and then an improved version of this technique is proposed and implemented, since it is proved to be much more efficient.

Τα τελευταία χρόνια η αυξανόμενη σημασία της πληροφορίας και της συνεχιζόμενης μάθησης έχει καταστήσει τη χρήση των τεχνολογιών πληροφορικής και επικοινωνιών (Τ.Π.Ε.) στην εκπαίδευση καθώς και την εξ αποστάσεως εκπαίδευση μέσω e-learning συστημάτων, ως επιτακτική ανάγκη. Το κυριότερο πλεονέκτημα των e-learning συστημάτων είναι ότι παρέχουν τη δυνατότητα στον κόσμο να παρακολουθήσει ένα μάθημα, ακόμα κι ένα ολόκληρο πρόγραμμα σπουδών εξ αποστάσεως, μέσω της σύγχρονης και παγκοσμίως πλέον διαδεδομένης μεθόδου των online courses. Τα περισσότερα μεγάλης εμβέλειας και αναγνωρισιμότητας, πανεπιστήμια του εξωτερικού προσφέρουν online μαθήματα μέσω τεχνολογιών του διαδικτύου, χρησιμοποιώντας διαφάνειες, βιντεο-διαλέξεις και online εκπαιδευτικές δραστηριότητες. Ένας τομέας όμως στον οποίο υστερεί η εκπαίδευση εξ αποστάσεως, ακόμα και στα πιο πρόσφατα ανεπτυγμένα e-learning συστήματα, είναι ο τομέας της προσωποποίησης του σπουδαστή και εξατομίκευσης του συστήματος στις ανάγκες του. Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει τις δυνατότητες που παρέχονται από τα ήδη υπάρχοντα συστήματα e-learning, την τωρινή κατάσταση με τα παρεχόμενα online μαθήματα από πανεπιστήμια του εξωτερικού και το ερευνητικό κενό που υπάρχει σχετικά με την «προσωποποίηση» (personalization) του σπουδαστή και την προσαρμογή (adaptation) του συστήματος στις ανάγκες του. Μελετάται η μοντελοποίηση του χρήστη (user modeling), τα μαθησιακά προφίλ, ο εμπλουτισμός του προφίλ του σπουδαστή ώστε να παρέχει περισσότερες και αξιόλογες πληροφορίες, καθώς και οι δυνατότητες εξατομίκευσης του συστήματος στον εκάστοτε σπουδαστή, ώστε να επιτευχθεί η επιτάχυνση και αποτελεσματικότητα της ηλεκτρονικής μάθησης. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένα σύστημα ηλεκτρονικής μάθησης, το οποίο στηρίζεται στο λογισμικό Moodle και έχουν αναπτυχθεί σε αυτό, νέες υπηρεσίες εξατομίκευσης και προσαρμοστικότητας του συστήματος στις ανάγκες και προτιμήσεις του εκπαιδευομένου. Το Moodle LMS (Modular Object Oriented Dynamic Learning Environment) είναι ελεύθερο λογισμικό διαχείρισης εκπαιδευτικού περιεχομένου και χρησιμοποιείται από πολλά πανεπιστήμια παγκοσμίως. Είναι ευέλικτο, εύκολο στην εκμάθηση και αρκετά ασφαλές για την ασύγχρονη εκπαίδευση από απόσταση. Ενσωματώνει πληθώρα λειτουργιών και δυνατοτήτων που επιτρέπουν στο διδάσκοντα να διαμορφώσει ένα καλά οργανωμένο και ευχάριστο μάθημα με ευρεία κλίμακα δραστηριοτήτων. Στο εξατομικευμένο και προσαρμοστικό σύστημα ηλεκτρονικής μάθησης που αναπτύχθηκε, διαμορφώθηκε ένα μάθημα με πλούσιο εκπαιδευτικό υλικό, το οποίο απαρτίζουν πολλά και διαφορετικού τύπου μαθησιακά αντικείμενα (πηγές πληροφόρησης, δραστηριότητες, κ.α.). Εμπλουτίστηκε το προφίλ χρήστη με περισσότερες προσωπικές πληροφορίες γι αυτόν και στη συνέχεια αναπτύχθηκαν μαθησιακά μονοπάτια που στηρίζονται είτε στα πεδία προφίλ χρήστη, είτε στο μαθησιακό στυλ του εκπαιδευομένου, είτε σε άλλους παράγοντες που παρουσιάζονται αναλυτικά στην εργασία. Για την εξατομίκευση του συστήματος αναπτύχθηκε μία ενότητα «Pre-course test» η οποία περιλαμβάνει δύο νέες υπηρεσίες για την άντληση πληροφοριών του χρήστη, μορφωτικό υπόβαθρο, μαθησιακό στυλ, προηγούμενη γνώση στο αντικείμενο του μαθήματος κ.α. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν από εκεί, αξιοποιούνται κατάλληλα για τη διαμόρφωση ομάδων των εκπαιδευομένων και για τις υπηρεσίες προσαρμοστικότητας του συστήματος. Επίσης, στο διαδικτυακό αυτό σύστημα ηλεκτρονικής μάθησης έχουν αναπτυχθεί μαθησιακά αντικείμενα που ενισχύουν στη συνεργατική μάθηση, βελτιώνουν την ποιότητα του μαθήματος και έτσι αυξάνεται το κίνητρο του σπουδαστή. / Nowdays, e-learning environments have become increasingly popular in educational establishments. The rapid growth of e-learning has changed traditional learning behavior and presented a new situation to both educators (lecturers) and learners (students). The majority of current e-learning systems are based on Learning Management Systems (LMS), which allow students attending courses free from space and time limitations. They can attend the class anytime they are available and regardless of the place. LMS are web-based educational systems that offer students an active role in their own education through a variety of learning activities and different kinds of learning content, that the educator has produced. Although this fact, most Learning Management Systems lack of personalization and adaptivity features. The modern trend in education is the production and organization of Massive Open Online Courses (MOOCs) from large and internationally recognized Universities. So, they focus on gathering too many people in these courses (MOOCs) and not on personalization and adaptivity. Personalization in web-based systems means “attention to the user and his needs”. Web-based systems, such as e-commerce sites, focus on personalization by observing the user, his common actions and navigation paths, in order to understand his preferences and what he is looking for. So they differentiate each individual according to his interests, preferences, and generally his “profile”. Then, they adapt the content appropriately to his needs, and the user watches first the content that may interest him. Traditional and commonly used e-learning platforms offer to their users same educational content, same learning activities and possibilities, and generally exactly the same content, with no further personalization support. Some existing open source e-Learning systems may support, under certain circumstances adaptation and personalization features, but need extension and elaboration to acquire sufficiently these characteristics. Especially in the case of distance learning, that teacher and students have no face-to-face communication, learner’s personalization is essential in order the teacher to be aware of each learner’s characteristics. In e-learning systems, personalization could be achieved with an integrated user profile (student profile), which would include except from the classic information (name, surname, email) more specific and useful information. If the teacher had more information about each student, he could be able to guide him more effectively and evaluate him more correctly. In addition to that, if teacher was aware of each learner’s profile, meaning his learning style, interests, preferences and his previous knowledge of the course topics, he would be able to adapt the learning content to his needs. That would increase student’s satisfaction, motivation and consequently his participation in the course. In this master thesis, a personalized and adaptive e-learning system has been developed. The development of this integrated personalized e-learning system, is based on a very popular open source LMS, which in this case is used for further extension and development of new features. The most suitable LMS for implementing those new features is Moodle (Modular Object-oriented Dynamic Learning Environment), due to its modularity and extensibility as well as its vast community of users. There have been added new features in order to enrich student’s profile and adjust learning material to the learner, depending on his profile and learning progress. The teacher has the ability to organize suitable learning objects and learning paths for each student, depending on particular user profile fields, learning styles and student’s performance. This personalized and adaptive e-learning system increases student’s motivation and participation.

Στη παρούσα διπλωματική μοντελοποιείται το σύστημα σφαίρας ράβδου. Εξάγεται το μοντέλο στο χώρο κατάστασης και υλοποιείται γραμμικοποίηση εισόδου κατάστασης και εισόδου εξόδου. Βρίσκονται προσεγγιστικοί νόμοι ελέγχου για το μη γραμμικό σύστημακαθώς παρουσιάζει ιδιομορφία. / This diploma thesis includes the analysis of the nonlinear system of a ball-beam and the design of different control laws. Initially, we present the physical system and we derive the mathematical model from the lagrange equation.The nonlinear system fails to be stable with the classic linear control laws and we try to stabilize it by input-state and inputoutput linearization. The ball beam system fails to be controlled by full state linearization and we proposed some approximations for inputoutput linearization. We describe in detail how we can derive the approximate control laws and through simulation we are capable of choosing the best suitable control law. We propose a switch-controller for the nonlinear system which is vital for systems with undefined relative degree and are not input state linearizable.

Η παρούσα διπλωματική εργασία διεισδύει σε δύο χώρους. Αρχικά στον χώρο του Ηλεκτρολόγου Μηχανικού, μέσω των μηχανικών (γεωμετρικών ) ελέγχων των Ακτινολογικών μηχανημάτων, καθώς και των ελέγχων – επιδιορθώσεων στις γεννήτριες και στις Ακτινολογικές λυχνίες. Συγχρόνως διεισδύει στο χώρο της Ακτινοφυσικής και της Ακτινολογίας, αφού ασχολείται με τις δόσεις, τις παροχές ακτινοβολίας, καθώς και τις επιδράσεις αυτών στα ακτινολογικά φιλμ απεικόνισης. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η περιγραφή και η πλήρη ανάλυση των γεωμετρικών ελέγχων καθώς και των ελέγχων γεννητριών - ακτινολογικών λυχνιών, που πρέπει να γίνονται στα ακτινολογικά μηχανήματα. Τα μηχανήματα αυτά βρίσκονται στα Ακτινολογικά τμήματα των Δημόσιων και Ιδιοτικών Νοσοκομείων και γενικά σε χώρους παραγωγής ιοντιζουσών ακτινοβολιών. Οι έλεγχοι αυτοί, η συχνότητά τους, καθώς και ο τρόπος διεξαγωγής τους ορίζονται από τα πρωτόκολλα της Ελληνικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας ( Ε.Ε.Α.Ε. ) Σκοπός των ελέγχων αυτών, βάσει των πρωτοκόλλων της Ε.Ε.Α.Ε., είναι η διασφάλιση ποιότητας των ακτινολογικών μηχανημάτων, με στόχο την βέλτιστη παροχή ιατρικών υπηρεσιών προς τους εξεταζόμενους. / This essay enters into two areas. Initially the area of Electrical Engineering, through mechanical (geometrical) tests of X-ray machines, and controls - repairs to generators and x-ray tubes. At the same time enters the field of Radiology and Radiation, after dealing with the doses, the radiation output and its effects on X-ray film imaging. The purpose of this paper is to describe and complete analysis of the geometrical controls and generator controls - X-ray tubes, which must be made in radiography machines. These machines are in the radiology department of Public Hospitals and Privacy Policy and generally in areas of production of ionizing radiation. These checks, their frequency and the pattern are defined by the protocols of the Greek Atomic Energy Commission (GAEC). The purpose of these inspections, under the protocols of GAEC, is the quality assurance of radiological equipment, to the best medical services to the examinees.