This research project is a study of the application of artificial neural networks to the control of robot manipulator vibration, specifically concentrating on the improvement of dynamic path accuracy during linear motion. The aim of the investigation was to achieve this through compensation of the inherent vibration experienced at the end effctor. The first phase of the project was concerned with the mechanical structure of the manipulator with the specific aim of attaining a comprehensive understanding of robot manipulator vibration. This was achieved through the formaulation of a mathematical model using Lagrangian mechanics and through an empirical description, obtained through the implementation of laser interferometry and experimental modal analysis. The laser interferometry data were used to produce an empirical model, using an artificial neeural network (ANN) architecture, to learn to predict the vibration experienced at the end-effector. The second phase of the project concentrated on the simulation and design of an ANN based active vibration compensation system. The ANN architecture used was a time delay Elman network and the learning algorith used was a modified stochastic/backpropagation strategy. In simulation the controller was able to realise a reduction in vibration of 83.6 percent after training. After implementing the controller on a PUMA562C industrial manipulator a modest reduction of 16 per cent was achieved. The considerably lower magnitude of reduction was caused by the under-specified design of mechanical actuator Finally to assess the performance characteristics of the ANN based controller an analysis of the adaptive capabilities of the system to slowly changing manipulator characteristics and a comparison of the systems capabilities with a digital PID phase inverse controller applied to the control problem were investigated. The ANN based controller was capable of providing limited reakl-time adaption due to continuous reinforcement feedback. The ANN controller produced ann additional 6 percent reduction in vibration over the PID controller, despite a significantly lower sampling rate.

Les systèmes multi-porteuses (MCM) actuelles n'atteignent pas leurs potentiel en raison de non-adaptation des paramètres de fonctionnement (e.g. taille de constellation, taux de codage, puissance émis etc.) par rapport l'état de canal (CSI) sur chaque sous-porteuse Cette thèse aborde le problème de la complexité des algorithmes d'adaptation en proposant des nouveaux algorithmes d'optimisation pour MCM. La complexité des algorithmes est ciblé sur le plan théorique / algorithmique ainsi que sur la coté architecture. La conception d'un nouvel algorithme de Bit-Loading (adaptation par rapport taille de constellation) est fait basé sur un rythme d'allocation présent dans l'allocation optimale/greedy. Le nouveau algorithme a une complexité beaucoup plus faible que d'autres algorithmes. Ensuite, développements théoriques et conception d'un nouvel algorithme de répartition optimale de puissance totale, en tenant compte la contrainte de puissance-maximale, est fait. Taux de codage étant un paramètre importante de la couche physique, une nouvelle méthode d'optimisation du profil d'irrégularité des codes LDPC irrégulière basé sur la quantification du phénomène de l'effet de vague (= ' Wave-Effect') est proposé avec les développements théoriques conduisant à une méthode de calcul efficace. Finalement, en utilisant les aspects adaptatif architecturale, une nouvelle méthodologie pour l'optimisation des ressources architecture pour un algorithme d'adaptation donné, en tenant compte les contraintes temporel de la canal de la transmission en temps réel., a été proposé.

La fabrication de modulateurs electroabsorbants fonctionnant à 40 GBits/s de type SIBH ( Semi-Insulating Buried Heterostructure) à base de GaInAsP ou D'AlGaInAs sur substrat d'InP et enterrés dans de l'InP semi-isolant dopé Fer par Epitaxie en Phase Vapeur aux Organo-Métalliques (MOVPE) nécessite l'optimisation : des conditions de croissance MOVPE pour obtenir la planarisation de la surface après reprise sur rubans modulateurs de fortes (> 5mum) et permettre la fabrications des composants, du caractère semi-isolant de l'InP de confinement dopé Fer (résistivité>10 puissance 8 ohm.cm) pour atteindre le débit de 40 GBits/s et de l'interface de reprise entre le ruban et le confinement en InP semi-isolant pour le fonctionnement des composants en régime de polarisation inverse. Cette thèse contribue au développement et à la fabrication de composants possédants ces caractéristiques grâce à l'ajout de Tertio-Butyle de Chlore (TBCl ou (CH3)3CCl) au cours de la croissance par MOVPE.

L'utilisation d'antennes multiple à la transmission et réception dans les communications mobiles, offre d'importantes perspectives pour accroître le débit et améliorer la qualité du lien. Cela peut être effectué en utilisant un plus important multiplexage spatial et en exploitant la diversité contenue dans le canal, tout en gardant une complexité acceptable. L'état de connaissance sur le canal a un impact important sur la conception de la chaîne de transmission. En effet, l'information sur l'état du canal (CSI) au transmetteur (Tx) a un impact sur le codage alors que la qualité du CSI au récepteur (Rx) a principalement un impact sur la détection et l'estimation du canal. Dans la première partie de cette thèse nous avons considéré le cas d'absence de CSI au Tx et un parfait CSI au Rx. On propose la dispersion spatio-temporelle (STS), qui est un schéma de codage spatio-temporel basé sur le précodage linéaire en utilisant un filtre multi-entrée multi sortie (MIMO). Le STS effectue un multiplexage de flux maximal, qui est optimisé pour exploiter une diversité maximale, atteindre un bon gain codage et conserver la capacité ergodique. Un autre avantage du STS est qu'il permet d'utiliser une variété de récepteurs de complexité réduite. Le Stripping MIMO avec égalisation a retour de décision, est un récepteur non-itératif qui détecte les flux d'une manière successive. Les performances du Stripping sont données en terme du compromis entre diversité et multiplexage. Un autre récepteur non-itératif est l'égaliseur à retour de décision appliqué au cas MIMO. Il permet la détection des symboles des différents flux d'une manière conjointe mais successivement dans le temps. Le troisième récepteur proposé est itératif. Il profite de la présence d'un codage canal binaire et itère entre l'égaliseur linéaire et le décodeur canal binaire. Des simulations sont présentées pour évaluer les performances. Dans la seconde partie on considère des canaux avec un CSI partiel au Tx et parfait au Rx. La connaissance partiale dans ces cas peut être le résultat de la décomposition du canal en paramètres lents et rapides. Elle peut aussi être le résultat d'une réciprocité du canal physique entre la liaison montante et descendante. A ces différents cas on présente des modèles de canaux adaptés et on étudie la capacité ergodique. Dans la dernière partie on traite du cas d'absence de CSI aux Tx et Rx. La capacité de deux modèles de canaux, évanescent par bloc et sélectif en temps, sont étudiées. A cause de l'absence de CSI au Rx le canal doit être estimé dans les systèmes utilisés en pratique. On propose des estimateurs semi-aveugle qui combinent l'information de la séquence d'apprentissage et celle de la partie aveugle. Les conditions d'identifiabilité sont obtenues et des simulations sont proposées pour évaluer les performances.

L'égalisation pour les systèmes monoporteuses est un vieux domaine qui paraît peu sujet à des innovations. Cependant on peut se demander si la séparation fonctionnelle entre égalisation/détection, décodage et estimation de canal est pertinente. En effet, les traitements itératifs faisant dialoguer plusieurs entités d'une même chaîne de communication se sont avérés extrêmement fructueux dans le domaine du codage et, plus récemment, dans le domaine de l'estimation de canal et de l'égalisation. Le sujet de cette thèse est, en fonction des paramètres du système étudié (typiquement la taille de l'entrelacement, le type de canal radio mobile), d'essayer de combiner ces trois tâches de la façon la plus performante (la retransmission étant traitée comme une forme de codage canal). L'approche proposée ne s'attache pas seulement aux performances obtenues mais aussi au souci de complexité, afin de viser des applications industrielles. Trois contextes sont particulièrement étudiés (identifiés à l'aide de la Borne du Filtre Adapté): les réseaux radio haut débit du type ATM sans fil, le CDMA haut débit avec faible facteur d'étalement, les systèmes TDMA avancés (EDGE) avec modulation d'ordre élevé et/ou antennes d'émission et de réception multiple. Afin de conserver le critère Maximum A Posteriori (MAP), tout en gardant une complexité abordable, les techniques dîtes de traitement par survivant (sur treillis réduits) sont exhaustivement décrites et mises en pratique pour les contextes précédemment cités. Il est notamment démontrer que la généralisation du traitement par survivant, consistant très simplement à garder plus d'un survivant par nœud du treillis réduit, est très robuste à la propagation d'erreur même en présence de canaux à phase non minimale. Cette généralisation fut originellement introduite par Hashimoto sous le nom d' algorithme de Viterbi généralisé, la technique elle même étant dans cette thèse dénommée traitement par survivant généralisé.

This thesis describes how system parameters in a manufacturing environment can be used to make judgements about the condition of the monitored machines. The two main areas of research described are firstly how the machine parameters are measured and processes and can then be used as variables to assess the condition of the machines. Secondly how to present this imformation to the machine operators and engineers who maintain these machines, in order to help them make decisions about the state of health of the equipment they are responsible for. The research is concerned with an investigation into the feasibility of offering a generic, reliable and practical approach to Supervisory or Condition Monitoring Systems. the system addressed has the ability to acquire data from a multitude of sensors, but simultaneously releases the engineer from the task of having to deal with the resulting data load. It provides user-friendly interfaces for human-machine interaction which support a user with the data analysis task and introduces new methods to automate and control the data acquisition and data validation process. Sensor priorities are a method to quantify the data acquisition time used to monitor a machine component. The approach introduced here allows the system to adapt to varying operating conditions by modifying the sensor's acquisition priority, hereby increasing the level of alertness through increased data acquisition from the sensors with higher priority within the system. If the machine component is in a healthy state the priority of its sensor is low, if tolerable levels for the parameters that indicate the health have been exceeded, the priority will be high. this sensor priority is then related to the data acquisition frequency to increase the total time that a machine component is monitored. Using this method, the 'attention' that a component receives from the the condition monitoring system is directly related to its condition. The research presented in this document shows that it is viable to implement dynamic sensor priorities into the data acquisition module of a condition monitoring system. Furthermore it can be shown that an object oriented graphical user interface, built in accordance with guidelines recommended by the Human-Computer Interface research community can simplify the task of a new user getting acquainted with a system and encourages the user to use the system with confidence.

Thesis (Ph.D.)--Michigan State University. Electrical and Computer Engineering, 2008. / Title from PDF t.p. (viewed on Mar. 27, 2009) Includes bibliographical references (p. 96-99). Also issued in print.

Thesis (Ph. D.)--Rutgers University, 2008. / "Graduate Program in Ceramic and Materials Science and Engineering." Includes bibliographical references.

Thesis (M.S.)--University of Akron, Dept. of Electrical and Computer Engineering, 2009. / "August, 2009." Title from electronic thesis title page (viewed 10/7/2009) Advisor, Ernie Pan; Co-Advisor, Nathan Ida; Committee members, Malik Elbuluk, Igor Tsukerman; Department Chair, Alex De Abreu Garcia; Dean of the College, George K. Haritos; Dean of the Graduate School, George R. Newkome. Includes bibliographical references.

Ce rapport de thèse présente des nouvelles méthodes pour l'estimation de canal, l'égalisation et le codage pour des canaux avec interférence entre symboles. On commence par une nouvelle procédure itérative d'estimation de canal et de détection, appelée la Séparation de l'Observation, dans un schéma de turbo égalisation pour des systèmes utilisant des modulations à grande taille. On étend cette technique à la détection itérative des étiquetages. On propose un étiquetage binaire optimisé de la constellation 16-QAM dans l'ordre d'augmenter le gain de codage. Ensuite, on présente un algorithme de décodage pour les codes non binaires qui est accéléré par l'utilisation de la transformée d'Hadamard rapide, et à complexité réduite grâce au code dual. On propose des nouveaux codes LDPC adaptatives qui peuvent être facilement appliqué dans un système OFDM et décodé par la règle conçue auparavant. Finalement, on améliore les performances de la turbo égalisation, en combinant tous les techniques définies auparavant: code LDPC non binaire, égaliseur à suppression d'interférence, séparation d'observation et décodage LDPC non binaire.