Nowadays, many researchers are developing several useful prototypes to control robots by AR/VR devices. However, the robots they used are all ROS supported and the prototypes do not have a feedback mechanism to achieve error compensation. For industrial robots, there have lots of type robots do not support ROS and serve production line from many years ago. It is a challenge that how to connect these legacy robots with new AR/VR technology to achieve both human-robot collaboration and cost-saving. This thesis describes a series of works developed in order to control a non-ROSsupported industrial robot, KUKA KR6 R700 Sixx, by Unity graphic interface. The main goal of this thesis work is to establish a backend system structure to support control commands from Unity that can be executed by the robot. Furthermore, a compensation mechanism with closed-loop function is developed, which can adjust if the feedback data of the final robot pose is out of the tolerance scope. In order to achieve this, some available code packages and Unity assets are applied i.e. rosbridge_suite, ROS# and KukaRosCommunication. Moreover, some useful functions are also developed to achieve i.e. pick and place. To understand the availability of the system, two tests have been completed: compensation mechanism test and system delay test. The compensation mechanism test result shows that more than 98% position error can be compensated. The system time delay test result shows that the system needs further development to achieve real-time control. / Nuförtiden utvecklar många forskare flera användbara prototyper för att kontrollera robotar med AR / VR-enheter. De robotar som används är alla ROS-stödda och prototyperna har ingen feedbackmekanism för att uppnå felkompensering. För industrirobotar finns det många typer av robotar som inte stödjer ROS men används flitigt i produktionslinjen sedan många tillbaka. Det är idag en utmaning att kunna koppla de äldre robotarna till AR / VR-teknik för att kunna uppnå ett sammarbete mellan människa och robot men även att kunna hålla en låg kostnadsbesparing. Denna avhandling beskriver en serie arbeten som är utvecklade för att styra en icke ROS-stödd industrirobot, KUKA KR6 R700 Sixx, med hjälp av Unity (ett grafiskt gränssnitt). Huvudmålet med denna avhandling är att etablera en backendsystemstruktur för att stödja kontrollkommandon från Unity som i sin tur kan utföras av roboten. Vidare så utvecklas en kompensationsmekanism med en sluten slingfunktion, som i sin tur kan justeras om återkopplingsdatan för det slutliga robotläget är utanför toleransomfånget. För att kunna uppnå detta tillämpades vissa tillgängliga kodpaket och Unity tillgångar, dvs. rosbridge_suite, ROS# och KukaRosOpenCommunication. Dessutom utvecklades också några användbara funktioner för att kunna plocka och placera. För att kunna förstå systemets tillgänglighet genomfördes två st test: kompensationsmekanismtest och systemfördröjningstest. Testresultatet av kompensationsmekanismen visar att mer än 98% positionsfel kan kompenseras. Resultatet av systemets tidsfördröjning visar att systemet behöver ytterligare utveckling för att kunna uppnå realtidskontroll.

The objective of this master thesis was the performance analysis of a non-conventional heating system layout based on a propane heat pump unit. The objective had been pursued by monitoring and modelling the system. First, the project focused on monitoring the system, since for a correct modelling it was necessary to have all the data of the system. For this, the first step was to identify the necessary variables for the complete analysis, being temperatures and pressures as necessary as data for the calculation of power, flows and energetic analyses. The system, located in Åkersberga (Sweden), was instrumented for monitoring purposes with a combination of ClimaCheck solution and prototypes of low-cost wireless temperature sensors designed and developed at KTH Energy Technology lab. The second phase of the project was the collection of this data as well as its storage, these measures that also include multiple weather sources of ambient temperatures, relative humidity, wind speed and solar radiation are collected in a database. In addition, a web interface had been developed at KTH for displaying and processing the measurements. Once the installation was correctly monitored, the project focused on the modelling of the installation. The Heat Pump unit was modelled by means of IMST-ART. IMST-ART is an advanced software developed by the Polytechnic University of Valencia for the analysis and optimization of refrigeration equipment and components. With IMST-ART, therefore, the construction of a model with which to obtain results that approximates as much as possible to the data measured in the installation was carried out. IV The model of the heating systems was modelled by means of TRNSYS. This model included the heat pump, previously modelled with IMST-ART, the two storage tanks and all the other components of the system. Finally, this model was used to perform a parametric study to investigate the possibility of adopting this system layout to a system with storage tanks of more conventional sizes. So, starting from a system layout that was the result of a partial heating system renovation, after analysing the performance through the monitoring and modelling activity, a parametric study was performed to analyse the system performance with focus on possible improvement of the system control and optimization of components. / Syftet med detta examensarbete var att utföra en prestationsanalys av ett icke-konventionellt uppvärmningssystem utformat på en propanvärmepumpenhet. Projektet har bedrivits genom övervakning och modellering av systemet. Först, fokuserade projektet på att övervaka systemet. Detta var nödvändigt för att ha alla data i systemet för korrekt modellering. Övervakning var det första steget i att identifiera de nödvändiga variablerna för den fullständiga analysen. Temperatur och tryck är nödvändiga indata för beräkning av effekt, flöden och energiska analyser. Systemet, som ligger i Åkersberga (Sverige), hade instrument för övervakning som utgjordes av en kombination på en ClimaCheck-lösning och prototyper av billiga trådlösa temperatursensorer konstruerade och utvecklade på KTH Energy Technology. Den andra fasen av projektet var insamlingen av dessa data samt dess lagring. Insamlingen innehåller också flera källor för vädermätningar av omgivande temperaturer, relativ fuktighet, vindhastighet och solstrålning samlas i en databas. Därtill ett webbgränssnitt som har utvecklas av KTH för att visa och bearbeta mätningarna. När installationen var korrekt övervakad, fokuserade projektet på modellering av installationen. Värmepumpenheten modellerades med hjälp av IMST-ART. IMST-ART är en avancerad programvara utvecklad av Polytechnic University of Valencia för analys och optimering av kylutrustning och komponenter. Med IMST-ART utfördes därför konstruktionen av en modell för att erhålla resultat som approximerar så mycket som möjligt till de data som mättes i installationen. Modellen av värmesystemen modellerades med hjälp av TRNSYS. Denna modell inkluderade värmepumpen, tidigare modellerad med IMST-ART, de två lagringstankarna och alla andra komponenter i systemet. Slutligen användes denna modell för att utföra en parametrisk studie för att undersöka möjligheten att anta denna systemlayout till ett system med lagringstankar av mer konventionella storlekar. Så, från en systemlayout som var resultatet av delvis återställning av uppvärmningsystemet, efter att ha analyserat prestanda genom övervaknings- och modelleringsaktiviteten, genomfördes en parametrisk studie för att analysera systemets prestanda med fokus på möjliga förbättringar av systemstyrning och optimering av komponenter

Lagrangian floats are autonomous drifting buoys that ideally behave identicalto the surrounding water particles in the water column. Existing examples ofLagrangian floats are often costly and heavy, carrying expensive sensor anddata collection equipment, which prevents their scalability to larger fleets orbroader usage. There is significant oceanographic benefit to be expected fromthe deployment of a larger group of Lagrangian floats operating together tosample the environment during mission times of weeks or months, such asthe tracing of interval waves. The development of such a fleet of Lagrangianfloats realistically requires a scalable and low cost design, focused rather on asimple mechanical and low weight structure as opposed to elaborate sensingequipment. Therefore, the aim of this thesis is to firstly develop a designtool that allows user-friendly dimensioning of a Lagrangian float accordingto necessary conditions of feasibility. Secondly, this thesis presents a controlmechanism to autonomously adjust the float’s buoyancy. The control shouldfacilitate two operational modes: keeping a target depth in the presence ofdisturbances or uncertainties, and profiling the water column over a longperiod of time while neither consuming excessive energy nor risking the loss ofsignificant data collection. Future work will entail the mechanical realizationof the suggested prototype as well as improved nonlinear or adaptive controltechniques ideally tailored for internal wave trajectory following. / Lagrangska flöten är autonoma drivande bojar som idealiskt uppträder ochdriver likt de omgivande vattenpartiklarna i vattenpelaren. Existerande Lagrangskaflöten är ofta dyra, stora och tunga, med avancerade sensor och datainsamling,vilket förhindrar skalbarhet till större flottor och/eller bredare användning.Det finns en betydande oceanografisk fördel med utplaceringen av en störregrupp Lagrangska flöten som arbetar tillsammans för att mäta miljön undermissionstider på upp till veckor eller månader, som spårning av intervallvågor.Utveckling av en sådan flotta Lagrangska flöten kräver realistiskt en skalbaroch lågkostnadsdesign, snarare fokuserad på en enkel mekanik och låg vikti motsats till dagens avancerade flöten. Syftet med denna studie att delsutveckla ett designverktyg som tillåter användarvänlig dimensionering aven Lagrangska flöten enligt specifika förutsättningar för speciella missioner.För det andra att presentera en robust reglerstrategi för att autonomt justeraflottörens deplacement. Regulatorn skall hantera två driftslägen: dels atthålla ett måldjup i närvaro av störningar eller osäkerheter samt dels attprofilera vattenspelaren under en lång tid energisnålt utan att riskera attförlora/missa betydande datainsamling. Framtida arbete kommer att fokuseraprototypframtagning, testning samt förbättrade anpassningsbara reglertekniker,skräddarsydda för att monitorer interna vågor.

This dissertation is concerned with three problems within the field of optimization for agent--based systems. Firstly, the inverse optimal control problem is investigated for the single-agent system. Given a dynamic process, the goal is to recover the quadratic cost function from the observation of optimal control sequences. Such estimation could then help us develop a better understanding of the physical system and reproduce a similar optimal controller in other applications. Next, problems of optimization over networked systems are considered. A novel differential game approach is proposed for the optimal intrinsic formation control of multi-agent systems. As for the credit scoring problem, an optimal filtering framework is utilized to recursively improve the scoring accuracy based on dynamic network information. In paper A, the problem of finite horizon inverse optimal control problem is investigated, where the linear quadratic (LQ) cost function is required to be estimated from the optimal feedback controller. Although the infinite-horizon inverse LQ problem is well-studied with numerous results, the finite-horizon case is still an open problem. To the best of our knowledge, we propose the first complete result of the necessary and sufficient condition for the existence of corresponding LQ cost functions. Under feasible cases, the analytic expression of the whole solution space is derived and the equivalence of weighting matrices is discussed. For infeasible problems, an infinite dimensional convex problem is formulated to obtain a best-fit approximate solution with minimal control residual, where the optimality condition is solved under a static quadratic programming framework to facilitate the computation. In paper B, the optimal formation control problem of a multi-agent system is studied. The foraging behavior of N agents is modeled as a finite-horizon non-cooperative differential game under local information, and its Nash equilibrium is studied. The collaborative swarming behaviour derived from non-cooperative individual actions also sheds new light on understanding such phenomenon in the nature. The proposed framework has a tutorial meaning since a systematic approach for formation control is proposed, where the desired formation can be obtained by only intrinsically adjusting individual costs and network topology. In contrast to most of the existing methodologies based on regulating formation errors to the pre-defined pattern, the proposed method does not need to involve any information of the desired pattern beforehand. We refer to this type of formation control as intrinsic formation control. Patterns of regular polygons, antipodal formations and Platonic solids can be achieved as Nash equilibria of the game while inter-agent collisions are naturally avoided. Paper C considers the credit scoring problem by incorporating dynamic network information, where the advantages of such incorporation are investigated in two scenarios. Firstly, when the scoring publishment is merely individual--dependent, an optimal Bayesian filter is designed for risk prediction, where network observations are utilized to provide a reference for the bank on future financial decisions. Furthermore, a recursive Bayes estimator is proposed to improve the accuracy of score publishment by incorporating the dynamic network topology as well. It is shown that under the proposed evolution framework, the designed estimator has a higher precision than all the efficient estimators, and the mean square errors are strictly smaller than the Cramér-Rao lower bound for clients within a certain range of scores. / I denna avhandling behandlas tre problem inom optimering för agentbaserade system. Inledningsvis undersöks problemet rörande invers optimal styrning för ett system med en agent. Målet är att, givet en dynamisk process, återskapa den kvadratiska kostnadsfunktionen från observationer av sekvenser av optimal styrning. En sådan uppskattning kan ge ökad förståelse av det underliggande fysikaliska systemet, samt vara behjälplig vid konstruktion av en liknande optimal regulator för andra tillämpningar. Vidare betraktas problem rörande optimering över nätverkssystem. Ett nytt angreppssätt, baserat på differentialspel, föreslås för optimal intrinsisk formationsstyrning av system med fler agenter. För kreditutvärderingsproblemet utnyttjas ett filtreringsramverk för att rekursivt förbättra kreditvärderingens noggrannhet baserat på dynamisk nätverksinformation. I artikel A undersöks problemet med invers optimal styrning med ändlig tidshorisont, där den linjärkvadratiska (LQ) kostnadsfunktionen måste uppskattas från den optimala återkopplingsregulatorn. Trots att det inversa LQ-problemet med oändlig tidshorisont är välstuderat och med flertalet resultat, är fallet med ändlig tidshorisont fortfarande ett öppet problem. Så vitt vi vet presenterar vi det första kompletta resultatet med både tillräckliga och nödvändiga villkor för existens av en motsvarande LQ-kostnadsfunktion. I fallet med lösbara problem härleds ett analytiskt uttryck för hela lösningsrummet och frågan om ekvivalens med viktmatriser behandlas. För de olösbara problemen formuleras ett oändligtdimensionellt konvext optimeringsproblem för att hitta den bästa approximativa lösningen med den minsta styrresidualen. För att underlätta beräkningarna löses optimalitetsvillkoren i ett ramverk för statisk kvadratisk programmering. I artikel B studeras problemet rörande optimal formationsstyrning av ett multiagentsystem. Agenternas svärmbeteende modelleras som ett icke-kooperativt differentialspel med ändlig tidshorisont och enbart lokal information. Vi studerar detta spels Nashjämvikt. Att, ur icke-kooperativa individuella handlingar, härleda ett kollaborativt svärmbeteende kastar nytt ljus på vår förståelse av sådana, i naturen förekommande, fenomen. Det föreslagna ramverket är vägledande i den meningen att det är ett systematiskt tillvägagångssätt för formationsstyrning, där den önskade formeringen kan erhållas genom att endast inbördes justera individuella kostnader samt nätverkstopologin. I motstat till de flesta befintliga metoder, vilka baseras på att reglera felet i formeringen relativt det fördefinierade mönstret, så behöver den föreslagna metoden inte på förhand ta hänsyn till det önskade mönstret. Vi kallar denna typ av formationsstyrning för intrinsisk formationsstyrning. Mönster så som regelbundna polygoner, antipodala formeringar och Platonska kroppar kan uppnås som Nashjämvikter i spelet, samtidigt som kollisioner mellan agenter undviks på ett naturligt sätt. Artikel C behandlar kreditutvärderingsproblemet genom att lägga till dynamisk nätverksinformation. Fördelarna med en sådan integrering undersöks i två scenarier. Då kreditvärdigheten enbart är individberoende utformas ett optimalt Bayesiskt filter för riskvärdering, där observationer från nätverket används för att tillhandahålla en referens för banken på framtida finansiella beslut. Vidare föreslås en rekursiv Bayesisk estimator (stickprovsvariabel) för att förbättra noggrannheten på den skattade kreditvärdigheten genom att integrera även den dynamiska nätverkstopologin. Inom den föreslagna ramverket för tidsutveckling kan vi visa att, för kunder inom ett visst intervall av värderingar, har den utformade estimatorn högre precision än alla effektiva estimatorer och medelkvadrafelet är strikt mindre än den nedre gränsen från Cramér-Raos olikhet. / <p>QC 20190603</p>

In this thesis, we develop methods leading towards the distributed control of spatio-temporally constrained systems. Overall, we focus on two different approaches: a model predictive control approach and an approach based on ensuring set-invariance via control barrier functions. Developing a distributed control framework for spatio-temporally constrained systems is challenging since multiple subsystems are interconnected via time-varying state constraints. Often, such constraints are only implicitly given as logic formulas, for example in Signal Temporal Logic (STL). Our approach to dealing with spatio-temporal constraints is as follows. We aim at combining the computational efficiency of low-level feedback controllers with planning algorithms. Low-level feedback controllers shall ensure the satisfaction of parts of spatio-temporal constraints such as coupling state constraints or short term time-constraints. In contrast, planning algorithms account for those parts that require computationally intense planning operations. Powerful low-level controllers can simplify the planning task significantly. For this reason, the focus of this thesis is on the development of low level feedback controllers.  In the first part, we focus on handling coupling state constraints using a model predictive control (MPC) approach. Commonly, the distributed handling of coupling state constraints requires a sequential or iterative MPC scheme which however is computationally time-intense. We address this issue by employing consistency constraints to develop a parallelized distributed model predictive controller (DMPC). By using consistency constraints, each subsystem guarantees to its neighbors that its states stay within a particular neighborhood around a reference trajectory. Furthermore, we propose extensions to robust and iterative schemes. Building up on this, also systems with bounded dynamic couplings can be controlled. In the second part, we focus on methods for ensuring set-invariance. In particular, we focus on control barrier functions (CBF). We show how spatio-temporal constraints that comprise disjunctions (logic OR) can be encoded in non-smooth time-varying control barrier functions and how subgradients can be used to synthesize an efficient gradient-based controller. For these results, controllability assumptions must be invoked. To extend the results to systems with weaker controllability properties, we investigate the connection between controllability properties and the construction of CBFs. As a result, we propose a construction method for CBFs based on finite horizon predictions. The constructed CBF exhibits favorable properties for the extension of the previous results on encoding spatio-temporal constraints in CBFs to systems with weaker controllability properties. At last, we investigate with a case study how set-invariance methods can be used to implicitly coordinate systems subject to coupled state constraints. Our proposed method is fully decentralized and subsystems coordinate themselves purely via their actions and the adjustment of their individual constraints. In the end, we draw a conclusion and outline how the presented results contribute to the development of a distributed control framework for spatio-temporally constrained systems. / I den här avhandlingen utvecklar vi metoder som leder till distribuerad styrning av tillstånds-temporalt begränsade system. Vi följer två olika tillvägagångssätt: å ena sidan en modellprediktiv styrning och å andra sidan ett tillvägagångssätt som bygger på att säkerställa invarians i mängden via kontrollbarriärfunktioner. Det är en utmaning att utveckla ett ramverk för distribuerad styrning för tillstånds-temporalt begränsade system, eftersom flera delsystem är sammankopplade via sina tillståndsbegränsningar som varierar över tiden. Ofta ges sådana begränsningar endast implicit som logiska formler, till exempel i Signal Temporal Logic (STL).  Vår metod för att hantera tillstånds- och tidsmässiga begränsningar är följande. Vi strävar efter att kombinera beräkningseffektiviteten hos återkopplingsregulatorer på låg nivå med planeringsalgoritmer. Återkopplingsregulatorer på låg nivå skall säkerställa att delar av de tillstånds- och tidsmässiga begränsningarna uppfylls, t.ex. sammankopplande tillståndsbegränsningar eller kortsiktiga tidsbegränsningar, medan planeringsalgoritmerna tar hänsyn till de delar som kräver beräkningsintensiva planeringsoperationer. Kraftfulla styrsystem på låg nivå kan förenkla planeringsuppgiften avsevärt. Därför fokuserar vi i denna avhandlingen på utvecklingen av återkopplingsregulatorer på låg nivå.  I den första delen fokuserar vi på att hantera sammankopplande tillståndsbegränsningar för distribuerade system med hjälp av en modell prediktiv styrning (MPC). Vanligtvis kräver den distribuerade hanteringen av kopplingsbegränsningar ett sekventiellt eller iterativt MPC-system som dock är tidskrävande. Därför utvecklar vi en parallelliserad distribuerad modell prediktiv styrning (DMPC) baserad på konsistensbegränsningar. Därigenom garanterar ett delsystem till sina grannar att det håller sig inom ett visst område runt en referensbana. Den generiska formuleringen av vårt DMPC-system möjliggör flera realiseringar. En särskild realisering föreslås. Dessutom utvecklas utvidgningar till ett robust och iterativt system samt ett DMPC-system för system med begränsade dynamiska kopplingar. I den andra delen fokuserar vi på metoder för att säkerställa invariansen av mängder. Vi fokuserar särskilt på kontrollbarriärfunktioner (CBF). Vi visar hur tillstånds- och tidsmässiga begränsningar kan inkodas i icke-glatta tidsvarierande kontrollbarriärfunktioner och hur subgradienter kan användas för att konstruera en effektiv gradientbaserad styrning. För dessa resultat måste antaganden om kontrollerbarhet åberopas. För att utvidga detta resultat till system med svagare kontrollerbarhetsegenskaper undersöker vi kopplingen mellan dynamiska systems kontrollerbarhetsegenskaper och konstruktionen av en CBF. Som ett resultat av detta föreslår vi en konstruktionsmetod för CBF:er som bygger på förutsägelser för ändliga horisonter. Den konstruerade CBF:n uppvisar gynnsamma egenskaper för att utvidga det tidigare resultatet om kodning av rums-temporala begränsningar i CBF:er till system med svagare kontrollerbarhetsegenskaper. Slutligen undersöker vi med hjälp av en fallstudie hur metoder för att säkerställa invariansen av mängder kan användas för att implicit samordna system som är kopplade via tillståndsbegränsningar. Vår föreslagna metod är helt decentraliserad och delsystemen samordnar sig själva endast via sina handlingar och justeringen av sina individuella begränsningar. Slutligen drar vi en slutsats och beskriver hur de presenterade resultaten bidrar till utvecklingen av ett ramverk för distribuerad styrning av tillstånds- och tidsmässigt begränsade system. / <p>QC 20230520</p>

Denne rapporten er et resultat av en masteroppgave v&#229;ren 2012 ved NTNU omhandlende vurdering av styringsstrategier for veglys og tilleggsfunksjonalitet med AMS i veglysanlegg. Vegbelysning er et viktig tiltak for trafikksikkerhet, men medf&#248;rer ogs&#229; store kostnader til investering, drift og vedlikehold. Slike kostnader er mulig &#229; redusere ved &#229; bytte fra konvensjonell av-/p&#229;-styring til regulering av belysning etter behov med intelligente styrings-system via toveiskommunikasjon.Oppgaven er basert p&#229; m&#229;ledata fra 9 av totalt 11 lysarmaturer i et testanlegg i H&#248;gskole-ringen ved NTNU Gl&#248;shaugen. Armaturene er tilknyttet et intelligent styringssystem med toveis&#172;&#172;kommunikasjon over powerline med LonWorks. Styringsprogrammet for testanlegget muliggj&#248;r kontinuerlig regulering av belysningsniv&#229; ut fra m&#229;lt luminans i vegbanen sammenlignet med gjeldende krav. Resultatene fra funksjonspr&#248;ving av testanlegget er basert p&#229; m&#229;ledata fra perioden 14. januar til 31. mai 2012. Over hele perioden er det oppn&#229;dd et gjennomsnittlig p&#229;drag til armaturene i testanlegget p&#229; 69 %. Dette har sammen med redusert brenntid p&#229; 6,5 % og 8,1 % f&#248;rt til besparelser p&#229; 31,6 % (642 kWh) og 32,8 % (678 kWh) med behovsstyring, i forhold til av-/p&#229;-styring med henholdsvis fotocelle og astronomisk ur.Funksjonalitet med eksisterende AMS-l&#248;sninger for veglysanlegg har flere likhetstrekk med intelligente styringssystem i tilknytning til overv&#229;kning og styring. Intelligente styringssystem har imidlertid bedre muligheter for regulering av belysning, som f&#248;rer til et st&#248;rre spare-potensial og vil gi en helhetlig bedre l&#248;sning. Bruksomr&#229;der for m&#229;ledata i AMS som er vurdert med st&#248;rst nyttevirkning i veglysanlegg er; jordfeilregistrering, deteksjon av utl&#248;ste vern, deteksjon av lampeutfall basert p&#229; timesverdier for energiforbruk samt overv&#229;kning av komponenter i tennskap.

Το αντικείµενο αυτής της διδακτορικής διατριβής είναι η σχεδίαση και η ανάλυση νέων αλγορίθµων υπολογισµού των κατανοµών ισχύος και πληροφορίας σε πολυκαναλικά συστήµατα τεχνολογίας ψηφιακών συνδροµητικών γραµµών DSL. Η αρχή λειτουργίας των πολυκαναλικών συστηµάτων βασίζεται στη διαίρεση του συνολικού φάσµατος σε επιµέρους υποκανάλια χαµηλού ρυθµού µετάδοσης, τα οποία µεταφέρουν τη συνολική πληροφορία µέσω ειδικών τεχνικών διαµόρφωσης. Ο υπολογισµός των κατανοµών της ισχύος εκποµπής και της πληροφορίας στα υποκανάλια του συστήµατος βασίζεται σε αλγορίθµους που είναι γνωστοί µε τον όρο αλγόριθµοι bit-loading. Η πλειοψηφία των αλγορίθµων bit-loading που χρησιµοποιούνται σήµερα είναι αλγόριθµοι ενός χρήστη, δηλαδή εκτελούνται στο δέκτη της γραµµής ενδιαφέροντος, χωρίς να λαµβάνουν υπόψη τα χαρακτηριστικά των πηγών θορύβου (π.χ. παρεµβολή διαφωνίας από γειτονικά συστήµατα στην ίδια δέσµη), παρά µόνο το αποτέλεσµα αυτών (µείωση του λόγου σήµατος-προς- θόρυβο). Για τα πολυκαναλικά συστήµατα ορίζονται δύο βασικές κατηγορίες προβληµάτων bitloading: το πρόβληµα µεγιστοποίησης του ρυθµού µετάδοσης για δεδοµένη ισχύ εκποµπής και το πρόβληµα ελαχιστοποίησης της συνολικής ισχύος για δεδοµένο ρυθµό µετάδοσης. Σε κάθε περίπτωση ένα σύνολο από περιορισµούς (π.χ. µέγιστη ισχύς ανά υποκανάλι, ακέραιες τιµές στην κατανοµή της πληροφορίας) ορίζουν τη βέλτιστη λύση, η οποία ικανοποιεί όλες τις συνθήκες. Οι αλγόριθµοι που έχουν προταθεί βασίζονται σε µεθόδους τύπου greedy bit-filling, οι οποίες υπολογίζουν τη βέλτιστη λύση µε ακέραιες τιµές στην κατανοµή πληροφορίας, και σε µεθόδους τύπου water-filling, οι οποίες οδηγούν σε λύση µε πραγµατικές τιµές στην κατανοµή πληροφορίας, οπότε η τελική “ηµι-βέλτιστη” λύση προκύπτει µε κατάλληλη διακριτοποίηση. Η ραγδαία εξάπλωση των συνδέσεων DSL, καθώς και η ανάγκη για παροχή υψηλότερων ρυθµών µετάδοσης έχει οδηγήσει την επιστηµονική και βιοµηχανική κοινότητα στη διερεύνηση µεθόδων για τη διαχείριση ολόκληρου του φάσµατος µιας δέσµης αγωγών µε στόχο τη βελτιστοποίηση της απόδοσης του συνολικού δικτύου. Ο σηµαντικότερος παράγοντας που περιορίζει τον προσφερόµενο ρυθµό µετάδοσης στα συστήµατα DSL είναι ο θόρυβος διαφωνίας µεταξύ γειτονικών συστηµάτων που λειτουργούν στην ίδια δέσµη. Στα πλαίσια αυτά ανήκει και η σχεδίαση κεντρικών αλγορίθµων bit-loading πολλών χρηστών, µε στόχο τον υπολογισµό των βέλτιστων κατανοµών όλων των συνδέσεων της δέσµης, ώστε να ελαχιστοποιούνται οι συνολικές παρεµβολές διαφωνίας. Σε αντίθεση µε τους αλγορίθµους ενός χρήστη, η διατύπωση του προβλήµατος bit-loading της δέσµης απαιτεί τη γνώση των συναρτήσεων διαφωνίας, ώστε να ορισθεί η αλληλεπίδραση µεταξύ των σηµάτων στις επιµέρους γραµµές. Οι αλγόριθµοι bit-loading πολλών χρηστών που έχουν παρουσιαστεί µέχρι σήµερα βασίζονται στις αρχές λειτουργίας των µεθόδων ενός χρηστή και θεωρούν ότι οι συναρτήσεις διαφωνίας είναι γνωστές. Για τον υπολογισµό των τελευταίων οι τεχνικές που συναντώνται στη βιβλιογραφία δεν εκτελούνται στις διατάξεις µετάδοσης, αλλά βασίζονται στη συλλογή και επεξεργασία σηµάτων σε εξωτερικά συστήµατα. Στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής έγινε ανάλυση των πολυκαναλικών συστηµάτων δέσµης ψηφιακών συνδροµητικών γραµµών (τεχνολογίας ADSL) και προτάθηκαν νέοι αλγόριθµοι bit-loading ενός χρήστη και πολλών χρηστών. Ειδικότερα, παρουσιάζονται λύσεις που αφορούν τα παρακάτω θέµατα: 􀂃 Ανάπτυξη νέου ταχύ αλγόριθµου bit-loading ενός χρήστη. Ο νέος αλγόριθµος επιλύει το πρόβληµα ελαχιστοποίησης της συνολικής ισχύος εκποµπής για δεδοµένο ρυθµό µετάδοσης και ανήκει στην κατηγορία των βέλτιστων αλγορίθµων. 􀂃 ∆ιερεύνηση της απόδοσης συστηµάτων δέσµης συνδροµητικών γραµµών, ως προς την εκµετάλλευση της συνολικής χωρητικότητας της δέσµης, όταν εφαρµόζεται αυτόνοµη διαχείριση του φάσµατος σε κάθε σύνδεση µέσω αλγορίθµων bit-loading ενός χρήστη. 􀂃 Ανάπτυξη νέου κεντρικού αλγόριθµου bit-loading πολλών χρηστών. Ο νέος αλγόριθµος αντιµετωπίζει το πρόβληµα της ανισοκατανοµής των ρυθµών µετάδοσης µεταξύ των συνδέσεων µιας δέσµης, εξ αιτίας της µη κεντρικής διαχείρισης του φάσµατος. 􀂃 Ανάπτυξη νέας µεθόδου για την αναγνώριση των συναρτήσεων διαφωνίας µεταξύ των αγωγών µιας δέσµης συνδροµητικών γραµµών. Η νέα µέθοδος εκτελείται στις διατάξεις µετάδοσης και βασίζεται σε κυκλώµατα επεξεργασίας πραγµατικού χρόνου. Οι νέοι αλγόριθµοι που προτείνονται αποτελούν πρωτότυπες λύσεις στην περιοχή των ψηφιακών επικοινωνιών για πολυκαναλικά συστήµατα µετάδοσης και βασίζονται σε µεθόδους, οι οποίες παρουσιάζουν συγκριτικά πλεονεκτήµατα µε άλλες υφιστάµενες λύσεις. Ειδικότερα: 􀂃 Ο νέος αλγόριθµος bit-loading ενός χρήστη υπολογίζει τη βέλτιστη λύση µε όλους τους περιορισµούς του συστήµατος επικοινωνίας, σε αντίθεση µε άλλους αλγορίθµους που υποστηρίζουν µόνο µέρος των περιορισµών. Επιπλέον, εµφανίζει µικρή πολυπλοκότητα και µεγάλη ταχύτητα εκτέλεσης συγκριτικά µε άλλες µεθόδους. 􀂃 Η διερεύνηση των συστηµάτων δέσµης, ως προς τη µεγιστοποίηση των ρυθµών µετάδοσης όταν δεν εφαρµόζεται κεντρική διαχείριση του φάσµατος, αναδεικνύει το πρόβληµα της ανισοκατανοµής της συνολικής χωρητικότητας στις επιµέρους συνδέσεις. 􀂃 Ο νέος κεντρικός αλγόριθµος bit-loading πολλών χρηστών αντιµετωπίζει το πρόβληµα της µη δίκαιης κατανοµής των ρυθµών µετάδοσης και ταυτόχρονα εξασφαλίζει ένα ελάχιστο περιθώριο µείωσης του λόγου σήµατος-προς-θόρυβο σε κάθε σύνδεση. 􀂃 Η νέα µέθοδος αναγνώρισης των συναρτήσεων διαφωνίας εκτελείται στις συσκευές µετάδοσης σε πραγµατικό χρόνο σε αντίθεση µε άλλες µεθόδους, οι οποίες εκτελούνται σε εξωτερικά συστήµατα µετρήσεων, και βασίζεται σε µια νέα µέθοδο εκτίµησης και αναγνώρισης των σηµάτων παρεµβολής. / The objective of this dissertation is the development of new algorithms for the calculation of the power and rate distributions in multicarrier systems with application in the Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) technology. In multicarrier systems the spectrum is divided into narrowband subchannels and the total data-load is transmitted by modulating a set of independent subcarriers. The allocation of the total rate and power into the subchannels is based on bit-loading algorithms. The bit-loading algorithms used in multicarrier modems are mainly single-user algorithms: they do not take into account the decisions of the neighboring lines in the binder. In multicarrier systems two bit-loading problems are of main interest: rate-maximization subject to a total power constraint and margin-maximization subject to a given data rate. In both cases, a number of system constraints (e.g. power spectral density mask, integer bit values) determine the unique optimum solution. The bit-loading algorithms presented in the literature are based either on greedy methods, which provide the optimum discrete bit-allocation, or on water-filling methods, which in general provide non-integer bit-allocation. In this case, a final sub-optimum solution is provided using bit rounding. The rapid growth of the DSL users as well as the increasing demand for higher speed services has led the research and industry community in the investigation of methods for dynamic spectrum control of the modems operating in the same binder. In DSL systems, crosstalk interference induced by adjacent lines is one of the largest noise impairments that reduce the performance of services supported by the same binder. Therefore dynamic management incorporates methods for modem coordination and multi-user bit-loading in order to calculate the rate and power allocations of all activated lines, so that the total interference is reduced for a common global-binder benefit. In contrast to the single-user case, the formulation of the multi-user bit-loading problem requires the knowledge of the crosstalk transfer functions between the lines of the binder. The multi-user bitloading algorithms presented in the literature assume that the crosstalk transfer functions are known. In addition, the methods presented for crosstalk identification in DSL systems are based on data collection and processing in third-party systems. In this dissertation, the multicarrier system of an ADSL binder is studied and new single-user and multi-user bit-loading algorithms are developed. In particular, this dissertation presents solutions in the following problems: .. Development of a new computationally efficient single-user bit-loading algorithm. The proposed algorithm provides the optimum discrete solution to the margin-maximization problem. .. Investigation of the capacity and rate-region performance of ADSL binder systems when no overall spectrum control and no modem coordination are used (each modem performs single-user bit-loading). .. Development of a new multi-user bit-loading algorithm. The proposed algorithm resolves the problem of the non-uniform distribution of the achievable data rates experienced for a region of target-rate values, as a result of the no modem-coordination strategy. .. Development of a new crosstalk identification method for DSL binder systems. The proposed method is executed in the operating modems and is based on real time signal processing. This dissertation presents new algorithms which provide advantages compared to other solutions in the multicarrier DSL technology. In particular: .. The new single-user bit-loading algorithm provides the optimum discrete solution under the complete set of system constraints, in contrast to other solutions that consider only a subset of constraints. Moreover, the new algorithm is of low computational complexity compared with other methods. .. The investigation of the rate-region performance of ADSL binder systems under no overall spectrum control reports the problem of the non-uniform distribution of the achievable data rates. This “unfairness” is experienced as a result of the no modemcoordination strategy. .. The new multi-user bit-loading algorithm resolves the problem of the non-uniform distribution of the achievable data rates and guarantees a minimum SNR margin for each activated link in the binder. .. The new crosstalk identification method is based on a new technique for estimating the interference signals and is executed in the operating modems using real-time signal processing, in contrast to other methods which are executed in third-party systems.

Οι ενσωματωμένες συσκευές αποτελούν μια κατηγόρια υπολογιστών ειδικού σκοπού με ραγδαία αύξηση τα τελευταία χρόνια. Σε αντίθεση με τους γνωστούς σε όλους υπολογιστές γενικού σκοπού που μπορούν να επιτελέσουν σχεδόν οποιαδήποτε λειτουργία, οι ενσωματωμένες συσκευές επιτελούν μόνο συγκεκριμένες λειτουργίες, οι οποίες είναι προκαθορισμένες κατά τον σχεδιασμό τους. Η διαχείριση τέτοιων και μη συσκευών αποτελεί ένα τεράστιο κεφάλαιο αφού η διαφορετικότητα των λειτουργιών τους, δημιουργεί ένα διαφορετικό τρόπο αντιμετώπισης τους κατά την πρακτική της διαχείρισης. Υπάρχει περιορισμός στα διαθέσιμα εργαλεία για την διαχείριση όλων των ενσωματωμένων συστημάτων με ένα εργαλείο, αλλά η ερεύνα μας επικεντρώνεται στη διαχείριση οικογενειών τέτοιων συσκευών με κριτήριο τη λειτουργία του ειδικού σκοπού που επιτελούν. Σκοπός λοιπόν της εργασίας είναι ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη λογισμικού για την ομαδική διαχείριση οικογένειας ενσωματωμένων συσκευών και κοινών υπολογιστών γενικού σκοπού οπουδήποτε λειτουργικού συστήματος. Η συνεισφορά της υπάρχουσας εργασίας συνοψίζεται στις εξής συνιστώσες: 1. Οι ενσωματωμένες συσκευές στις οποίες επικεντρωθήκαμε αφορούν δικτυακές συσκευές (ασύρματες ή ενσύρματες) πολλών λειτουργιών (Access Points, Clients, Repeaters,Points to Points, WDS, Transparent Clients, Routers). 2. Το λογισμικό για υπολογιστές ειδικού σκοπού που δημιουργήθηκε μπορεί να εκτελεστεί τόσο σε λειτουργικά συστήματα MS Windows όσο και σε *ΝΙΧ. 3. Η ανάπτυξη του λογισμικού έγινε βάση του συστήματος ORSM, το οποίο είναι ένα εργαλείο ανοικτού κώδικα για την απομακρυσμένη διαχείριση συστημάτων και δικτύων. (Με αστερίσκο * τόσο στα περιεχόμενα όσο και στο κύριο μέρος της εργασίας δείχνουμε τις δυνατότητες του νέου λογισμικού σε σχέση με το σύστημα ORSM). Συνοπτικά οι δυνατότητες διαχείρισης αφορά τις παρακάτω λειτουργίες: • Ανακάλυψη περιουσιακών στοιχείων (Inventory Process). • Παρακολούθηση απόδοσης συστημάτων (Monitoring). • Εγκατάσταση και απεγκατάσταση λογισμικού (Software Deployment). • Απομακρυσμένο έλεγχο (Remote Desktop). • Εκτέλεση εντολών κελύφους (Remote Command). / An embedded system is a special-purpose computer system designed to perform one or a few dedicated functions, often with real-time computing constraints. It is usually embedded as a part of a complete device including hardware and mechanical parts. In contrast, a general-purpose computer, such as a personal computer, can do many different tasks depending on programming. Embedded systems control many of the common devices in use today. Managing infrastructure with such devices (embedded and general purpose computers) is usually demanding and expensive but nevertheless essential for organizations. There is a limit in tools which achieve effective management to those infrastructure topologies. At present, open management solutions are few and immature however there are tools such as OpenRSM aiming to deliver lightweight, remote and customizable management, easily customizable to cover the needs of small organizations. OpenRSM implements a generic management framework that models generalized use cases that can be exploited by users to adapt the tool to their needs. However, given maturity of the tool, it is unclear how easy it would be for users to extend it in order to include management of new types of devices. As network environments grow to digital ecosystems, the management targets increase in number and diversity. Wireless active elements, handheld systems or embedded devices are becoming common and need to be brought under standard management practices in the same manner as routers or workstations. This paper describes how the OpenRSM management functionality can be extended in order to provide customizable management of embedded devices and more specifically of wireless access points (the symbol * shows the new extension of ORSM). In general the management capabilities which are embed to OPENRSM system and target to wireless active elements are: (Inventory process, monitoring, firmware upgrade, save/reload configuration settings, remote commands, and discovery process).

Thesis (M.S. in Management)--Naval Postgraduate School, June 2009. / Thesis Advisor(s): Eberling, Glenn. Second Reader: McCaffery, Jerry L. "June 1990." Description based on title screen as viewed on 19 October 2009. DTIC Identifier(s): management, internal control system, audits, command evaluation program, economy and efficiency reviews, theses, comptrollers, accounting. Author(s) subject terms: Internal control; internal control system; audits; reviews; command evaluation program, economy & efficiency reviews; inspection and investigative agencies. Includes bibliographical references (p. 85-87). Also available online.

Dans ce travail, nous avons présenté notre contribution portant sur la modélisation et le contrôle a priori de congestion des réseaux de carrefours signalisés. De point de vue de la modélisation, nous avons introduit un nouveau regard sur les systèmes de transport en proposant un premier travail sur la manière dont les liens se tissent entre ces systèmes et la thermodynamique. Le point de vue dominant est l'assimilation des véhicules à l'énergie fournie ou/et échangée entre les intersections signalisées. L'avantages majeur de la modélisation thermodynamique est l'introduction de la notion d'entropie du transport mesurant le désordre du système. Elle peut être considérée non seulement comme un moyen pour la compréhension des phénomènes du trafic, mais aussi comme un outil d'évaluation surtout lorsqu'il s'agit de traiter des réseaux de grande taille. De point de vue du contrôle, nous nous sommes intéressés essentiellement à un travail en amont permettant d'éviter la congestion en forçant les files d'attente à ne pas dépasser le niveau du trafic correspondant à l'optimum opérationnel des lignes. Nous avons traité le problème de deux façons différentes. La première fait appel à l’approche de la commande dissipative. Nous avons exploité cet outil pour arriver à des résultats théoriques dont la vérification permet de conclure sur la possibilité de dissiper les véhicules au moyen d'une action de la commande adéquate. L'existence d'une commande dissipative est caractérisée par la faisabilité de certaines inégalités matricielles linéaires (LMI). La deuxième façon de traiter notre problème de commande fait appel à la commande H∞. Nous avons tiré profit de cet outil pour développer des résultats assurant l'invariance positive en boucle fermée d'un domaine ellipsoïdal contenu dans l'ensemble des contraintes. Le test d'existence et le calcul d'une loi de commande robuste par retour d'état peut alors se faire de façon simple par la résolution d'un problème de programmation linéaire convexe. Enfin, ses travaux ont été appliqués sur deux types de réseaux de carrefours, artériel et en grille afin de montrer l'intérêt des résultats. / In this work, we have presented a thermodynamic point of view for the transportation network. Analogies have been drawn between thermodynamic and transportation systems by considering traffic lanes as thermodynamic sub-systems and the vehicles as the abstract energy supplied to them. In addition, the concepts of thermal capacity and temperature are also introduced into transportation context to correspond to lane capacity and occupancy respectively. Then, it has been demonstrated that the first law of thermodynamics corresponds to the conservation of vehicles. It is also demonstrated that the transportation network can have a similar notion of entropy. Such transportation entropy is a measure of disorder of the system and hence may provide deep insight in the analysis of transportation control problems. In particular, this work has presented a dissipativity phenomenon of transportation entropy that reduces the system disorder and hence renders the system better organized. Though this phenomenon doesn’t exist naturally in transportation context, the ways to construct feedback control strategies have been proposed to achieve such objective by means of Linear Matrix Inequalities (LMIs). However, since transportation systems involve massive complex human activities, there exist substantial unpredictable uncertainties of the traffic demands. In this context, we have proposed a robust controller for disturbance attenuation of transportation network. The errors between input flows and the nominal ones are considered as disturbances and a constrained H∞ control has been formulated in terms of maximization of the tolerance under control constraints. The problem of disturbance attenuation is solved by means of a convex optimization with Linear Matrix Inequality. Finally, two types of networks (arterial and grid) are carried out to illustrate the performances of our strategies.