No description available.

Let F be a field, let G be an undirected graph on n vertices, and let SF(G) be the set of all F-valued symmetric n x n matrices whose nonzero off-diagonal entries occur in exactly the positions corresponding to the edges of G. Let MRF(G) be defined as the set of matrices in SF(G) whose rank achieves the minimum of the ranks of matrices in SF(G). We develop techniques involving Z-hat, a process termed nil forcing, and induced subgraphs, that can determine when diagonal entries corresponding to specific vertices of G must be zero or nonzero for all matrices in MRF(G). We call these vertices nil or nonzero vertices, respectively. If a vertex is not a nil or nonzero vertex, we call it a neutral vertex. In addition, we completely classify the vertices of trees in terms of the classifications: nil, nonzero and neutral. Next we give an example of how nil vertices can help solve the inverse inertia problem. Lastly we give results about the inverse eigenvalue problem and solve a more complex variation of the problem (the λ, µ problem) for the path on 4 vertices. We also obtain a general result for the λ, µ problem concerning the number of λ’s and µ’s that can be equal.

No description available.

No description available.

No description available.

Detta arbete är en jämförelsestudie mellan tunga och lätta byggnader med avseende på värmetröghetens påverkan på energianvändning. Studien syftar sig även till att ta reda på uppfattningen samt användning av värmetröghet av olika yrkesroller inom byggbranschen. Då åsikterna och forskningen skiljer sig åt i branschen finns det inget direkt svar på hur mycket värmetröghet faktiskt påverkar energianvändningen. Då energi- och klimatkrisen är ett faktum i Sverige så måste energianvändningen samt klimatavtrycket som byggsektorn står för att minska, inte minst under produktion utan under hela livscykeln.  Studien ska besvara följande frågeställningar; hur använder och uppfattar olika aktörer i byggbranschen värmetröghet i tunga respektive lätta byggnader, hur skiljer sig energiförbrukningen i lätta respektive tunga byggnader för olika byggnadstyper? Värmetröghet är en byggnads förmåga att lagra värmen och är ett mått på dess termiska stabilitet. I denna studie är det följande byggnadstyper som undersöks: kontorsbyggnader och flerfamiljshus med tung och lätt stomme som är både välisolerad och dåligt isolerad. Studien började med en mindre litteraturgenomgång för att få en djupare och bredare förståelse för ämnet värmetröghet. Det två metoder som används under arbetet är semistrukturerade intervjuer och beräkningar i programmet BIM-Energy. Det har utförts sex intervjuer där yrkesrollerna varierade från konstruktör till affärsutvecklingschef. Intervjuerna varade i cirka 30 minuter och alla intervjuer följde samma intervjumall. I BIM-Energy modelleras åtta olika byggnader där fyra är kontor och fyra är flerfamiljshus. Av de fyra kontoren är två byggda i lätt konstruktion och två i tung konstruktion, desamma gäller för de fyra flerfamiljshusen. Kontoren och flerfamiljshusen konstruerades med en tung välisolerad byggnad samt en tung dåligt isolerad, detta gällde även för lätta konstruktionerna.  Värmetrögheten påverkade energianvändningen i kontorsbyggnaderna mer än i flerfamiljshusen. I kontoren minskade energianvändningen i alla modeller med en tung stomme jämfört med den lätta. I flerfamiljshusen minskade energianvändningen endast för den välisolerade tunga stommen och då var minskningen inte så markant. Kylbehovet minskade för de tungt konstruerade byggnaderna oavsett isoleringsmängd. Inomhustemperaturen varierade mindre för de tungt konstruerade byggnaderna än för de lätta.  Uppfattningen från de olika yrkesrollerna i byggbranschen var att värmetröghet i stommen inte påverkar energianvändningen markant och att ingen av de intervjuade använde det aktivt i sitt arbete. Slutsatsen blir då att byggbranschen inte använder värmetröghet vid dimensionering av stommar. För de beräknade resultatet blev slutsatsen att byggnadstypen är en viktig aspekt för att kunna använda värmetröghet i stommen på effektivt sätt för att minska energianvändningen. I detta fall är det kontor som är mer lämpade för det än flerfamiljshus. / This is a study comparing light and heavy buildings regarding the buildings thermal inertia and how that effects the energy use. The study also investigates the opinion and usage of thermal inertia from different professions in the building industry. The climate- and energy crisis is a fact in Sweden and the building sector needs to decrease its energy use and environmental footprint, not only in the construction face but the throughout the whole life cycle.  The two methods used in this study is semi-structured interviews and calculations in the program BIM-Energy. There were six interviews and the responders varied between building engineer and a business developing manger. The models consist of eight different buildings, four offices, were two are with heavy construction and two with light construction, with both high and low insolation. The other four buildings were modeled the same way, but the buildings area of use was apartments.  The results were that the energy consumption did decrease in the office buildings for the heavy construction compared to the light. The apartments did not significantly decrease in energy consumption and therefore the conclusion is that the usage of the building is an important factor in making a building use less energy with thermal inertia. The results from the interviews were that they did not use thermal inertia when dimensioning the buildings, but thermal inertia did decrease the energy consumption, but the amount of decrease was not agreed upon. The conclusion is that the building sector have different perception about how much the thermal inertia does affect the energy usage but also that the building sector does not use it when dimensioning a building.

To create more sustainable power systems, as well as achieve environmental goals, further integration of Renewable Energy Sources (RES) is essential. However, this may result in a power system more vulnerable to disturbances, since RES do not contribute to the system’s inertia. A power system’s ability to counteract disturbances is highly dependant on inertia. This is because the power system uses the kinetic energy of rotating machines, i.e. inertia, to restore the power balance after a disturbance. This causes a deviation of the system’s frequency, which must be contained within certain limits or, in the worst case scenario, a blackout could follow. Frequency Containment Reserves (FCR) stabilizes the frequency first dozens of seconds after a disturbance, therefore, it is the inertia that plays the major role in controlling the initial frequency deviation. One possibility to counter disturbances in a power system with less inertia is to use electrical batteries as fast power support, by injecting power into the system when needed. This project aims to investigate the dynamics of the FCR as well as the possibility to use batteries as fast power support. Different parameters of the batteries are also analyzed. The project is conducted through a case study of a power system model in Simulink and Matlab. Additional aspects, such as sustainability, cost-effectiveness, and future research, are discussed. / För att skapa mer hållbara kraftsystem, men även uppnå miljömål, är fortsatt integrering av förnyelsebara energikällor viktigt. Dock kan detta resultera i ett kraftsystem som är mer sårbart mot störningar, då förnyelsebara energikällor inte bidrar till systemets svängmassa. Ett kraftsystems förmåga att möta störningar är direkt relaterad till svängmassan i systemet. Detta är på grund av att systemet använder kinetisk energi från roterande maskiner, deras svängmassa, för att återställa balans mellan produktion och konsumtion efter en störning. Dock orsakar detta en avvikelse hos systemets frekvens, som måste hållas inom vissa gränser, annars kan det i värsta fall leda till strömavbrott. Primärreglering stabiliserar frekvensen först dussin sekunder efter en störning, därför är det svängmassan som spelar den avgörande rollen för att kontollera den initiella avvikelsen. En möjlig lösning för att möta störningar i ett kraftsystem med mindre svängmassa är att använda elektriska batterier som snabbt kraftstöd, genom att tillföra effekt till systemet vid behov. Detta projekt syftar till att undersöka dynamiken hos primärregleringen men även huruvida batterier kan användas som snabbt kraftstöd. Olika parametrar hos batterierna analyseras även. Projektet görs genom en fallstudie av en model av ett kraftsystem i Simulink och Matlab. Andra aspekter, så som hållbarhet, kostnadseffektivitet samt framtida forskning diskuteras.

Solar photovoltaic (PV) is the fastest-growing energy resource. The price of energy generation from residential PV has dropped from $0.50 to $0.10 per kWh in the past decade. One challenge with this resource is that the amount of power available depends on the solar irradiance and temperature. Abrupt changes in solar irradiance can cause disturbances to the hosting electricity network and lead to voltage and frequency oscillations. The impact is more severe in a weak grid with high penetration of such resources. Evolving grid interconnection standards are imposing requirements to limit the impacts of these disturbances on the grid. Battery energy storage (BES) technology has also experienced a significant price drop (e.g., from $1100 to $156 per kWh for lithium-ion batteries) in the past decade. Therefore, complementary PV+BES solutions are increasingly considered. A BES of sufficient capacity equipped with appropriate controls can respond to both abrupt and long-term PV power variations. Properly formulating the problem and developing efficient control systems is crucial. These define the scope and objective of this research. This research develops two BES solutions. In the first one, the BES is co-located with the PV and connects to its dc output terminals. The BES controller ensures that the PV+BES system exhibits a desirable power ramp rate set by the user. In the second solution, the BES is not co-located with the PV. It detects the disturbances from their signatures on its locally measured signals and takes proper actions. An approach based on capacitor emulation combined with a droop mechanism is developed and optimally designed to provide dynamic and static supports. The BES can respond to the disturbances from more than one PV system and non-PV sources, such as load disturbances. The dissertation presents detailed modeling and control of the BES system. Optimal control techniques are developed to ensure robust and fast responses. For the simulation study, the proposed BES systems are implemented in a hybrid dc/ac study system and the effect on both dc and ac subsystems are investigated. The real-time results obtained by implementing the proposed controllers on laboratory-scale hardware prototypes are also presented.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第23508号 / 工博第4920号 / 新制||工||1768(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科材料工学専攻 / (主査)教授 乾 晴行, 教授 安田 秀幸, 教授 辻 伸泰 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM

Das Bewegungsdesign stellt einen wichtigen Aspekt beim Betrieb von ungleichmäßig übersetzenden Mechanismen dar. Durch Minimierung von Bewegungsparametern wie der Geschwindigkeit und Beschleunigung ist die Verringerung von Schwingungsamplituden sowie Bauteildeformationen infolge kinetostatischer Kräfte erzielbar. Weiterhin kann hierdurch der Verlauf des Antriebsmoments des Motors beeinflusst werden. Das reduzierte Massenträgheitsmoment J(φ) eines nichtlinear übersetzenden Mechanismus ist stellungsabhängig definiert durch die generalisierte Koordinate φ. Daher stellt die Minimierung von Beschleunigung und Geschwindigkeit mittels konstanter Grenzen über den gesamten Antriebsbereich eine Vereinfachung dar, welche die stellungsabhängige Trägheit außer Acht lässt. Der Beitrag stellt eine Möglichkeit zur Generierung der Grenzwerte für die Beschleunigung und Geschwindigkeit aus den Verläufen des reduzierten Massenträgheitsmoments J(φ) sowie dessen Ableitung nach der generalisierten Koordinate J‘(φ) vor. Die ermittelten Ober- und Untergrenzen dienen als Parameter für einen Optimierungsalgorithmus. Dieser nutzt den Ansatz der harmonischen Synthese um mit Hilfe der linearen Programmierung die Bewegungsfunktion zu generieren. Für einen Mechanismus mit einem Freiheitsgrad wird mittels eines herkömmlichen Ansatzes und mit dem neu vorgestellten Verfahren das optimale Bewegungsgesetz ermittelt. Mittels einer Mehrkörpersimulation werden neben Geschwindigkeit und Beschleunigung auch das resultierende Antriebsmoment und der Energiebedarf bilanziert.