This thesis treats the subject of a complete steady state and dynamic model of the VSC-HVDC covering both the AC and DC system-side of the converter. The topology of the model is recreated after the scheduled transmission line in the south of Sweden, called SydVästlänken. The topology covers both a simple two terminal connection as well as a multi-terminal one. This model is to be implemented in the power system simulation program ARISTO. The main directive of the model is operation planning and education during real-time scenarios. The model is deliberately designed as a complete and complex model but with methods of reducing it's complexity to suit the users needs at the time for implementation. Further more the author have made sure that it is a complete generic model to suit the application of the program as the technology to the day of this study are unknown. Lastly, a method of controlling the converters are presented where Droop-control take a prominent roll as the AC and DC voltage regulator.

Background: A real-time system operates with time constraints, and its correctness depends upon the time on which results are generated. Different industries use different types of real-time systems such as telecommunication, air traffic control systems, generation of power, and spacecraft system. There is a category of real-time systems that are required to handle millions of users and operations at the same time; those systems are called large scale real-time systems. In the telecommunication sector, many real-time systems are large scale, as they need to handle millions of users and resources in parallel. Performance is an essential aspect of this type of system; unpredictable behavior queue cost millions of dollars for telecom operators in a matter of seconds. The problem is that existing models for performance analysis of these types of systems are not cost-effective and require lots of knowledge to deploy. In this context, we have developed a performance simulator tool that is based on the XgBoost, Random Forest, and Decision Tree modeling. Objectives: The thesis aims to develop a cost-effective approach to support the analysis of the performance of large-scale real-time telecommunication systems. The idea is to develop and implement a solution to simulate the telecommunication system using some of the most promising identified factors that affect the performance of the system. Methods: We have performed an improvement case study in Ericsson. The identification of performance factors is found through a dataset generated in a performance testing session, the investigation conducted on the same system, and unstructured interviews with the system experts. The approach was selected through a literature review. Validation of the Performance Simulator performed through static analysis and user feedback received from the questionnaire. Results: The results show that Performance Simulator could be helpful to performance analysis of large-scale real-time telecommunication systems. Performance Simulator ability to endorse performance analysis of other real-time systems is a collection of multiple opinions. Conclusions: The developed and validated approach demonstrates potential usefulness in performance analysis and can benefit significantly from further enhancements. The specific amount of data used for training might impact the generalization of the research on other real-time systems. In the future, this study can establish with more numbers of input on real-time systems on a large scale.

A bilateral teleoperation system makes it possible for a human operator to interact with a remote environment and receive feedback from their actions. In this work, two different teleoperation architectures are studied, one well-established approach called position-force, and another approach called Model-Mediated Teleoperation (MMT). Position-force generates force feedback by measuring forces and sending them over the network, subject to network delay, while MMT generates nondelayed force feedback through a local environment model. The two architectures are compared in terms of transparency (quality of force feedback) and state consistency (equivalence of positions) under different network conditions. Up to 150 ms constant delay in Round Trip Time (RTT) is added. Both architectures are implemented as relatively simple versions of themselves. The case (teleoperation task) under consideration is pushing a cuboid object on a planar surface in a single direction. The MMT architecture is also studied in further detail, in terms of model complexity. Two versions of an MMT model are investigated, one simpler model that has a linear representation of energy loss and one less simple model that has a non-linear representation of energy loss. The purpose is to see what implications there are of increasing or decreasing model complexity. The results indicate that position-force has better performance in terms of both transparency and state consistency than both MMT models for all investigated network conditions. The simple version of MMT (linear model) performs better than the non-linear model, in terms of transparency and state consistency of cuboid positions, for all network conditions except the largest added delay. In terms of state consistency for the device positions, the non-linear model only performs better than the linear model with no added delay. / En distansstyrt system med tvåsidig kommunikation gör det möjligt för en mänsklig operatör att interragera med en avlägsen miljö och få återkoppling. I detta arbete studeras två olika arkitekturer för dessa typer av system. Ett väletablerat tillvägagångssätt som kallas position-force, och ett annat som kallas Model-Mediated Teleoperation (MMT). Position-force genererar kraftåterkoppling genom att mäta krafter och skicka dem över nätverket, utsatt för nätverksfördröjningar, medan MMT genererar en icke-fördröjd kraftåterkoppling från en lokalt modellerad miljö. De två arkitekturerna jämförs med avseende på ”transparency” (kvalitén på kraftåterkopplingen) och ”state consistency” (matchning av positioner) under olika nätverksförhållanden. De studerade förhållandena innefattar upp till 150 ms konstant fördröjning i tur och returtid. Båda arkitekturer implementeras som förhållandevis enkla versioner av sig själva. Det studerade fallet (operatörens uppgift) innefattar puttande på ett rätblock på en plan yta i en enkel riktning. MMT arkitekturen studeras även i vidare detalj med avseende på komplexitet hos den lokala modellen. Två versioner av MMT modellen undersöks, en enklare model som har en linjär representation av energiförlust, och en mer avancerad model som har en icke-linjär representation av energiförlust. Avsikten bakom detta är undersöka vilka implikationer som finns när komplexiteten hos modellen höjs eller sänks. Resultaten indikerar att position-force presterar bättre än MMT med avseende på både transparency och state consistency för alla undersökta nätverksfördröjningar. Den linjära MMT modellen presterar bättre än den icke-linjära modellen, med avseende på transparency och state consistency i rätblockspositioner, för alla nätverksförhållnaden utom den största pålagda fördröjningen. Vidare presterar den icke-linjära modellen bättre än den linjära modellen, med avseende på state consistency för styrande/styrd apparat, endast då ingen nätverksfördröjning läggs på.

Our society is becoming more and more electrified every day. However, a significant portion of the world’s electricity generation relies on the combustion of fossil fuels to produce heat, which is subsequently harnessed to generate electricity. One way of generating electricity from heat is by utilizing a Rankine cycle. The basis of a Rankine cycle is to heat a liquid to its boiling point, which causes an increase in pressure that is used to spin a turbine and a generator. Many industries, such as transportation and manufacturing, produce large amounts of waste heat that needs to be removed from the main process. A Rankine cycle variant called an organic Rankine cycle can be used in a heat power system to generate electricity from lower-temperature waste heat, which increases efficiency since less heat is wasted. This thesis focuses on constructing a dynamic model of Climeon’s heat power system called HP300. The HP300 utilizes an organic Rankine cycle to generate electricity. Dynamic modeling is valuable because it provides a deeper understanding of the system, which is beneficial for its development and improvement. Moreover, a system model has the potential to enhance the system’s performance by using advanced control methods. The HP300 consists of four main components: a pump, a turbine, an evaporator, and a condenser. Each component will be modeled individually, and the complete model will be constructed by combining the component models. Additionally, an in-depth investigation of an advanced modeling method for heat exchangers is to be conducted. The constructed model in this thesis has an average error of 4%. The pump and turbine were modeled as steady-state models, and the evaporator and condenser were modeled with data-driven state-space models. The most important output of the model is the power generated by the turbine. The power was modeled with an average error of 6%. The turbine model performs best for pressure ratios of 1.75 and above. The model for the condenser had larger errors than the evaporator since it had fewer input variables. Improving the model of the condenser would decrease the overall errors of the model. / Vårt samhälle blir mer och mer elektrifierat för varje dag som går. En betydande del av världens elproduktion är dock beroende av förbränning av fossila bränslen för att producera värme, som sedan utnyttjas för att generera el. Ett sätt att generera el från värme är att använda en Rankine-cykel. Grundprincipen för en Rankine-cykel är att värma upp en vätska till dess kokpunkt, vilket orsakar en tryckökning som används för att snurra en turbin, kopplad till en generator. Många industrier, som exempelvis transport och tillverkning, producerar stora mängder restvärme som måste avlägsnas från huvudprocessen. En variant av Rankine-cykeln som kallas organisk Rankinecykel kan användas i ett värmekraftsystem för att generera elektricitet från restvärme med lägre temperatur, vilket ökar effektiviteten eftersom mindre värme går förlorad. Detta examensarbete fokuserar på att konstruera en dynamisk modell av Climeons värmekraftsystem vid namn HP300. HP300 använder en organisk Rankine-cykel för att generera elektricitet. Dynamisk modellering är värdefull eftersom den ger en djupare förståelse av systemet, vilket är fördelaktigt för dess utveckling och förbättring. Dessutom har en systemmodell potentialen att förbättra systemets prestanda genom att använda avancerade reglermetoder. HP300 består av fyra huvudkomponenter: en pump, en turbin, en förångare och en kondensor. Varje komponent modelleras individuellt och hela modellen konstrueras genom att komponentmodellerna kombineras. Dessutom utförs en fördjupad undersökning av en avancerad modelleringsmetod av värmeväxlare. Den konstruerade modelled i detta arbete har ett genomsnittligt fel på 4%. Pumpen och turbinen modellerades som stationära modeller, medan förångaren och kondensorn modellerades med datadrivna state-space-modeller. Modellens viktigaste variabel är den effekt som genereras av turbinen. Den modellerade effekten hade ett genomsnittligt fel på 6%. Turbinmodellen presterar bäst för tryck-kvoter på 1, 75 och högre. Kondensor modellen hade större fel än förångaren eftersom den hade färre ingångsvariabler. En förbättring av kondensorns modell skulle förbättra modellens övergripande noggrannhet.

The industrial robot is a flexible and cheap standard component that can becombined with a milling head to complete low accuracy milling tasks. Thefuture goal for researchers and industry is to increase the milling accuracy, suchthat it can be introduced to more high value added operations.The serial build up of an industrial robot bring non-linear compliance andchallenges in vibration mitigation due to the member and reducer design. WithAdditive Manufacturing (AM), the traditional cast aluminum structure couldbe revised and, therefore, milling accuracy gain could be made possible due tostructural changes.This thesis proposes the structural changes that would improve the millingaccuracy for a specific trajectory. To quantify the improvement, first the robothad to be reverse engineered and a kinematic simulation model be built. Nextthe kinematic simulation process was automated such that multiple input parameterscould be varied and a screening conducted that proposed the mostprofitable change.It was found that a mass decrease in any member did not affect the millingaccuracy and a stiffness increase in the member of the second axis would increasethe milling accuracy the most, without changing the design concept. To changethe reducer in axis 1 would reduce the mean position error by 7.5 % and themean rotation error by 4.5 % approximately, but also reduces the maximumspeed of the robot. The best structural change would be to introduce twosupport bearings for axis two and three, which decreased the mean positioningerror and rotation error by approximately 8 % and 13 % respectively. / En industrirobot är en anpassningsbar och relativt billig standardkomponent.Den kan utrustas med ett fräshuvud för att genomföra fräsoperationer med låg noggrannhet. Det framtida målet för forskare och industri är att öka noggrannheten vid fräsning så att dess användningsområde kan utökas till ändamål som kräver högre precision.Den seriella uppbyggnaden av en industrirobot medför icke-linjär styvhet och därmed utmaningar vid vibrationsdämpning. Detta på grund av den strukturella uppbyggnaden då en industrirobot kan förenklat sägas vara uppbyggd av balkelement som i ledpunkterna kopplas samman av växellådor. Med friformsframställning kan en mer komplex struktur erhållas jämfört med traditionellt gjuten aluminiumkonstruktion därmed skulle en ökad noggrannhet vid fräsning kunna uppnås.Det här examensarbetet föreslår strukturella ändringar som skulle kunna öka noggrannheten vid fräsning för en specifik fräsbana. För att kvantifiera förbättringen, var det först nödvändigt att utgående från tillgänglig data konstruktion en specific robot samt att bygga en kinematisk modell. Därefter automatiserades beräkningsflödet så att ett flertal indata kunde varieras. Detta resulterande i en kombinationsstudie som visade den mest gynsamma strukturella förändringen.Det visade sig att en minskning av balkelementens massa inte påverkade nogrannheten. Att öka styvheten i balkelementet från den andra axeln skulle d¨aremot öka nogrannheten mest utan att behöva ändra robotens uppbyggnad.Att byta växellåda i första axeln kan öka positionsnogrannheten med nära 7.5 % och rotationsnoggrannheten med cirka 4.5 % men ändringen sänker samtidigt den maximala hastigheten. Den bästa strukturella förändringen vore att introducera ett stödlager vid axel två respektive tre, vilket skulle förbättra positionsnogrannheten med cirka 8 % och rotationsnogrannheten med nära 13 %.

n recent years, there has been a surge in interest and research into the utilisation of soft actuators within the field of robotics, driven by the novel capabilities of their inherently compliant material. One such actuator is the Pneumatic Artificial Muscle (PAM) which offers a high power-to-mass ratio, compliance, safety, and biological mimicry when compared to their traditional counterparts. However, because of their flexible and complex physical structure and the compressibility of air inside the PAM, they exhibit nonlinear dynamic behaviour, largely due to the influence of the hysteresis phenomenon. In order to implement strategies to counteract this effect, it first needs to be modelled. As such, this thesis investigates two approaches, namely the Maxwell-Slip (MS) and generalised Bouc-Wen (BW) models. Firstly, the test muscle's initial braid angle, maximum displacement, and maximum force are determined to establish the static force using a modified model. Data is then collected on the PAM's force-displacement hysteresis for 2-6 bar of pressure. Using the results from these experiments, the MS and BW model parameters are identified through optimisation. With the static and hysteresis force components characterised, two complete dynamic models are created. The findings show that, when compared to the collected force-displacement data, the BW model has greater accuracy for all pressures except at 4 bar, although both approaches demonstrate results within a satisfactory margin. Lastly, a model validation is conducted to compare the models using a new dataset, separate from the one on which they were trained. Data for this test is recorded at a pressure of 4 bar with a more complex reference that covers four different regions of the muscle's displacement range. Thereafter, both dynamic models are applied to assess their performance. It is evident from the results that the BW model produces a better outcome than the MS, achieving a normalised error of 5.3746% as compared to the latter's 12.835%. The higher accuracy of the generalised BoucWen method is likely due to it having a more complex structure, specialised parameters, and the ability to model asymmetric hysteresis. The Maxwell-Slip model may however still be preferable in some applications due to its relative simplicity and faster optimisation. / Under de senaste åren har intresset och forskningen ökat kring användningen av mjuka ställdon inom robotik, drivet av den innovativa potentialen som erbjuds av egenskaperna hos deras naturligt flexibla material. Ett sådant ställdon är den Pneumatiska Artificiella Muskeln (PAM) som erbjuder hög kraft i förhållande till vikten, elasticitet, säkerhet och biologisk imitation jämfört med dess traditionella motsvarigheter. Trots dessa fördelar så uppvisar PAM:s ett icke-önskvärt olinjärt dynamiskt beteende, till stor del på grund av deras flexibla och komplexa fysiska struktur samt kompressibiliteten av luft inuti PAM:en. Dessa olinjäriteter orsakar hysteresfenomenet i muskeln. För att implementera strategier för att kunna motverka denna effekt så måste den först modelleras. Till följd därav så undersöker denna avhandling två tillvägagångssätt, nämligen Maxwell-Slip (MS) och den generaliserade Bouc-Wen (BW) modellen. Inledningsvis identifieras testmuskelns initiala flätvinkel, maximala förskjutning och maximala kraft för att fastställa den statiska kraften med hjälp av en modifierad modell. Data samlas sedan in på PAM:ens kraft-förskjutningshysteres för 2-6 bar av tryck. Med hjälp av resultaten från dessa experiment identifieras MS- och BW-modellparametrarna genom optimering. Med de statiska och hystereskraftskomponenterna karakteriserade kan två kompletta dynamiska modeller framkallas. Resultaten visar att jämfört med den insamlade kraft-förskjutningsdatan har BW-modellen en större noggrannhet för alla tryck förutom vid 4 bar, men båda metoderna uppvisar resultat som är inom en godtagbar marginal. Slutligen genomförs en modellvalidering för att jämföra modellerna med hjälp av ett nytt dataset, annorlunda från den som de tränades på. Datan för detta test mäts vid ett tryck på 4 bar med en mer komplex referens som täcker fyra olika regioner av muskelns förskjutningsområde. Därefter tillämpas båda dynamiska modellerna för att bedöma deras prestanda. Det är uppenbart från resultaten att BW-modellen ger ett bättre resultat än MS-modellen, och uppnår ett normaliserat fel på 5,3746% jämfört med den sistnämndas 12,835%. Den högre noggrannheten hos den generaliserade Bouc-Wen-metoden beror sannolikt på att den har en mer komplex struktur, specialiserade parametrar och förmågan att modellera asymmetrisk hysteres. Maxwell-Slipmodellen kan däremot ändå vara att föredra i vissa sammanhang på grund av dess relativa simplicitet och snabbare optimering

Nowadays, one of the solutions considered in order to face the issue of global warming and to move towards a carbon neutral society relies on the use of solar energy as a renewable and bountiful primary source. And, if photovoltaic technologies account for a large part in the solar energy market, recent years have witnessed the growth of non-concentrated and concentrated solar thermal technologies. Among them, concentrated solar power technology (CSP) which uses the optical concentration of direct solar irradiation to generate high pressure and high temperature steam in the absorber tubes of the plant, has become a promising approach reaching 4.9 GWe of installed capacity by the end of 2015 [1]. However, one of the main challenges faced by CSP technology concerns the variability of solar energy related for example to sunrise, sunset, passing clouds… In addition to that, when it comes to direct steam generation, the presence of a two-phase flow regime inside the absorber tubes leads to a strong dynamic behavior of the steam generation. It is consequently necessary to be able to simulate this dynamic behavior in order to better handle the design and operation of CSP plants. Such simulation tools can then be used for the implementation and the test of reliable control systems aimed at maintaining desired operating conditions in spite of changes in solar irradiation. In this context, the National Institute for Solar Energy (INES), part of the French Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA) wishes to upgrade their dynamic simulation tool that would enable its teams to reproduce the behavior of a prototype based on the Fresnel solar field technology including direct steam generation which was built and commissioned at Cadarache, Aix-en-Provence. This Master thesis work takes place within this framework and aims at developing a multi-domain dynamic model of the aforementioned prototype. To do so, three models respectively in the thermalhydraulic, the optical and the control-command domains are built and combined using a co-simulation approach relying on an in-house simulation platform called PEGASE. More specifically the development of the following models has been addressed:  a thermal-hydraulic model of the two-phase flow circulating inside the vaporizer field of the prototype and realized with the thermal-hydraulic code CATHARE [2] (Advanced ThermalHydraulic Code for Water Reactor Accidents) applied to solar thermal biphasic issues,  an optical model of the receiver programmed using the Modelica language and the Dymola (Dynamic Modelling Laboratory) simulation software,  control-command models (PID controller, control architecture…) adapted and built upon blocks taken from a modelling library included in the PEGASE platform. Each model was first developed and tested on a standalone basis. These models were then coupled using the PEGASE co-simulation platform. A sunny day was simulated using the multi-domain model and the controllability of the plant was analyzed. At this stage, the study focused on the steam separator level regulation. A thermal-hydraulic study also focused on potential instabilities in the vaporizer that can occur under certain circumstances of water temperature at vaporizer inlet and solar heat flux. This analysis was carried out with a CATHARE standalone model. Perspectives of the present work include a complete validation of the developed models from future experimental data and further developments should aim to extend the modelling scope of the numerical simulator towards a representation of all the hydraulic parts of the CSP prototype. Control schemes and regulation tools would have to be extended as well in order to move towards a more representative control architecture of the prototype. Particularly, the steam quality at vaporizer outlet is an important variable to regulate. Indeed, this parameter is usually kept between 60% and 80% [3]. It must be high enough to limit the power consumption of the recirculation pump but not too high in order to prevent absorber dry-out. / Solenergi, som är en förnybar och riklig primärkälla, är en av de lösningarna som anses kunna lösa problemet med global uppvärmning och bidrar i omvandlingen till ett kolneutralt samhälle. Andelen fotovoltaiska teknologier på energimarknaden är övervägande, men andelen koncentrerad och ickekoncentrerad solterminsteknik har ökat under de senaste åren. Bland solterminsteknikerna är koncentrerad solenergiteknik (CSP), som använder den optiska koncentrationen av direkt strålning för att generera högtrycks- och högtemperaturånga i anläggningens absorberarrör, ett lovande tillvägagångssätt som har nått 4.9 GWe installerad kapacitet i slutet av 2015 [1]. En av de största utmaningarna med CSP-tekniken är solenergins variation vid till exempel soluppgång, solnedgång och passerande moln, vilket beror på varierad tillgång av solljus. Det finns också utmaningar med direkt ånggenerering via tvåfasflödes regimer inuti absorberarrören eftersom det leder till ett starkt dynamiskt beteende vid ånggenereringen. Det är följaktligen nödvändigt att kunna simulera detta dynamiska beteende för att bättre hantera design och drift av CSP-anläggningar. Sådana simuleringsverktyg kan sedan användas för att genomföra tester för att erhålla tillförlitliga styrsystem som upprätthåller önskade driftsförhållanden trots förändringar i solstrålningen I detta sammanhang vill National Institute for Solar Energy (INES), som är en del av den franska alternativa energikommissionen och atomenergi kommissionen (CEA), förbättra dess dynamiskt simuleringsverktyg som skulle möjliggöra för sina team att reproducera beteendet hos en prototyp baserad på Fresnel solfältsteknik inklusive direkt ånggenerering som byggts och beställts vid Cadarache, Aix-enProvence. Denna masteruppsats sker inom ramen för detta och syftar till att utveckla en dynamisk modell med flera domäner av den ovan nämnda prototypen. Tre modeller i termisk-hydraulisk, optisk och kontrollkommando domäner har byggts och kombinerats med hjälp av en co-simuleringsmetod som bygger på en intern simuleringsplattform som heter PEGASE. Mer specifikt om utvecklingen av modellerna enligt nedan:  En termisk-hydraulisk modell av tvåfasflöde som cirkulerar inuti förångarens fält på prototypen har realiserats med termisk-hydraulisk kod CATHARE [2] (Advanced Thermal-Hydraulic Code for Water Reactor Accidents) som appliceras på soltermisk bifasiska frågeställningar.  En optisk modell av mottagaren har programmerats med hjälp av Modelica-språket och simuleringsprogrammet Dymola (Dynamic Modeling Laboratory).  Modeller av kontrollkommandon (PID-kontroller, kontrollarkitektur ...) har byggts och anpassats i moduler som hämtats från modelleringsbibliotek som ingår i PEGASE-plattformen. Varje modell utvecklades och testades på fristående basis. Modellerna kopplades sedan samman i PEGASE-co-simuleringsplattformen. En solig dag simulerades därefter med en flerdomänmodell och styrningsförmågan av anläggningen analyserades. Vid detta stadium fokuserade studien på att reglera nivån av ångseparerande. En termisk-hydraulisk studie fokuserade sedan på potentiella instabiliteter i förångaren som kan uppstå under vissa omständigheter av vatteninloppstemperatur och solvärmeflöde. Denna analys genomfördes med en CATHARE fristående modell. Perspektiven för det aktuella arbetet omfattar en fullständig validering av de utvecklade modellerna med hjälp av framtida experimentella data. Vid en vidareutveckling bör inriktningen vara att utvidga modellernas omfattning av den numeriska simulatorn till att representera alla hydrauliska delar av CSP prototypen. Styrsystem och regleringsverktyg skulle också behöva förbättras för att få en mer representativ kontroll arkitektur av prototypen. I synnerhet är ångkvaliteten vid förångarens utlopp en viktig variabel att reglera. Faktum är att den här parametern vanligtvis hålls mellan 60% och 80% [3]. Det måste vara tillräckligt högt för att begränsa recirkulationspumpens elförbrukning men inte för hög för att förhindra att absorberen torkar ut.