No description available.

The problem was to design and construct the necessary equipment to cut and fasten short stock end to end using finger-joints. The study was divided into five chapters: I contained the introduction to the problem; II was concerned with the design and construction of the equipment; III detailed the operation of the equipment; IV contained the presentation of the data; and V covered the summary and findings. The study concluded that the equipment could be constructed inexpensively, and would perform a useful service. Also, a student using waste wood salvaged through use of this equipment could expect a smaller bill for materials than if he purchased new wood.

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τη μελέτη και τον έλεγχο ενός συστήματος γερανού με προηγμένες τεχνικές. Το σύστημα αποτελείται από έναν κινούμενο φορέα στον οποίο είναι συνδεδεμένο ένα εκκρεμές φορτίο με μεταβαλλόμενο μήκος. Σκοπός είναι η μεταφορά του φορτίου σε μια διαφορετική θέση και ύψος σε ελάχιστο χρόνο με μηδενική υπολειπόμενη ταλάντωση. Αρχικά παρουσιάζεται ο έλεγχος του συστήματος με τη μέθοδο ανατροφοδότησης κατάστασης. Στη συνέχεια αναλύεται η βασική θεωρία του input shaper και προτείνεται μια προσαρμοστική τεχνική για την εφαρμογή του σε σύστημα με μεταβαλλόμενο μήκος σχοινιού. Έπειτα, η τεχνική αυτή βελτιώνεται συνδυάζοντάς την με τον έλεγχο ανατροφοδότησης κατάστασης και τέλος εφαρμόζεται ένας μη γραμμικός ελεγκτής για το πλήρες μη γραμμικό σύστημα. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται με εκτενείς προσομοιώσεις καθώς και με εργαστηριακές μετρήσεις σε κατάλληλη πειραματική διάταξη. / This diploma thesis includes the analysis and control of a crane system using advanced control techniques. The system consists of a carrier mass connected with a playload with a hoisting mechanism. The aim of this work is to transport the payload to a different position and a different level within minimum time period while simutaneously minimizing the residual vibration. At first, a state feedback control is presented. Furthermore, the input shaping technique is analyzed and an adaptive version of the input shaper is proposed including hoisting cases. Moreover, this technique is significally improved when combined with a state feedback control law and finally a nonlinear controller is proposed for the total nonlinear system. The above techniques are justified with both simulation and experimental results from a suitable experimental setup.

<p>This thesis demonstrates the high- level modelling and design of oversampled delta- sigma noise shapers for D/A conversion. It presents an overview and study on digital- to- analog converters (DAC) followed by the noise shapers. It helps us to understand how to design a noise shaper model and algorithmic expressions are presented. The models are verified through high level simulations. The usage of models is to reduce the design time and get a good understanding for fundamental limitations on performance. Instead of time consuming circuit- level simulations, we point out the behavioural- level and algorithmic- level simulations of the noise shaper and the entire system comprising of interpolation filter, noise shaper followed by pulse amplitude modulation and reconstruction filtering. We have used the delta- sigma modulators to reduce the number of bits representing the digital signal. It is found that the requirement on oversampled DACs are tough. It is emphasised that the design of an oversampling converter is a filter designproblem. There is a large number of trade- offs that can be made between the different building blocks in the OSDAC.</p>

This thesis demonstrates the high- level modelling and design of oversampled delta- sigma noise shapers for D/A conversion. It presents an overview and study on digital- to- analog converters (DAC) followed by the noise shapers. It helps us to understand how to design a noise shaper model and algorithmic expressions are presented. The models are verified through high level simulations. The usage of models is to reduce the design time and get a good understanding for fundamental limitations on performance. Instead of time consuming circuit- level simulations, we point out the behavioural- level and algorithmic- level simulations of the noise shaper and the entire system comprising of interpolation filter, noise shaper followed by pulse amplitude modulation and reconstruction filtering. We have used the delta- sigma modulators to reduce the number of bits representing the digital signal. It is found that the requirement on oversampled DACs are tough. It is emphasised that the design of an oversampling converter is a filter designproblem. There is a large number of trade- offs that can be made between the different building blocks in the OSDAC.

Mobile boom cranes are used throughout the world to perform important and dangerous manipulation tasks. Given their mobility, these types of cranes can quickly be moved into position. Generally, their base is then fixed and stabilized before they start lifting heavy materials. The usefulness of these cranes can be greatly improved if they can utilize their mobile base during the lifting and transferring phases of operation. This ability greatly expands the workspace by combining base motion with the rotation, lifting, and luffing motions. Of course, the cranes lose some stability margin when a payload is attached. The stability is further degraded when the payload swings. This Master's Thesis presents a stability study of such cranes. As a first step, a static stability analysis of a boom crane is conducted in order to provide basic insights into the effects of the payload weight and crane configuration. Then, a semi-dynamic method is used to take the payload swing into account. As a final step, the results of a dynamic stability analysis obtained by using a multi-body simulation of the boom crane are compared to the outcomes of the previous approaches. This provides conclusions for the practical application of stability analysis. A control method that limits payload swing, and thereby improves stability, is also presented.

No description available.

Η πληθώρα των εφαρμογών που μπορεί να εξυπηρετήσει η τεχνολογία Υπερευρείας Ζώνης (UWB), από τα ασύρματα προσωπικά δίκτυα υψηλών ταχυτήτων, μέχρι τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων με δυνατότητες ακριβούς εντοπισμού θέσης, και τα ασύρματα δίκτυα ιατρικών αισθητήρων, έχει προκαλέσει έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον γύρω από τις υλοποιήσεις UWB συστημάτων. Η ασυνήθιστα μεγάλη περιοχή συχνοτήτων που έχει ανατεθεί στο UWB, από τα 3.1-10.6 GHz, επιτρέπει την επίτευξη υψηλών ταχυτήτων με απλά σχήματα διαμόρφωσης, ωστόσο, λόγω της διαμοίρασης του φάσματος με τις υφιστάμενες τεχνολογίες ασύρματης δικτύωσης, οι UWB εκπομπές πρέπει να περιορίζονται σε ισχύ κάτω από το κατώφλι των -41.3 dBm/MHz, ικανοποιώντας πολύ αυστηρές μάσκες εκπομπής που εισάγουν έντονες προκλήσεις στη σχεδίαση των πομπών. Η υλοποίηση αναδιατάξιμων UWB πομπών σε σύγχρονες CMOS τεχνολογίες, με υψηλή φασματική ευελιξία, ταχύτητα και ποιότητα διαμόρφωσης, καθώς και με χαμηλή κατανάλωση, αποτέλεσε το αντικείμενο της συγκεκριμένης διατριβής. Υιοθετώντας την αρχιτεκτονική Multi-Band Impulse-Radio (MB-IR) σε συνδυασμό με την τεχνική Direct Sequence BPSK, η έρευνα προσανατολίστηκε προς την ανάπτυξη καινοτόμων μονάδων βασικής ζώνης, με στόχο την ενεργειακά αποδοτική αντιστροφή Γκαουσιανών μορφοποιημένων παλμών υψηλής ποιότητας φάσματος και διάρκειας μικρότερης ακόμα και από 1 nsec. Προς αυτή την κατεύθυνση, αναπτύχθηκε μια καινοτόμα γεννήτρια Γκαουσιανών παλμών με πολύ χαμηλούς πλευρικούς λοβούς στο φάσμα, τυπικά κάτω από -40 dB, ώστε να υποστηρίζονται οι αυστηρότερες μάσκες εκπομπής ή και μελλοντικές. Η σχεδίασης της προτεινόμενης γεννήτριας είχε ως κριτήριο την ευέλικτη ρύθμιση της διάρκειας των παραγόμενων παλμών, και αξιοποίησε τη χαρακτηριστική μεταφοράς τάσης ενός ωμικά φορτωμένου, ασύμμετρου CMOS αντιστροφέα. Η γεννήτρια βασίζεται κυρίως σε ψηφιακά κυκλώματα πολύ χαμηλής τάσης και, σε σύγκριση με τις υφιστάμενες υλοποιήσεις, παρουσιάζει σημαντικό προβάδισμα στον τομέα της ταχύτητας, καθώς και στο πλάτος εξόδου, η μεγάλη τιμή του οποίου χαλαρώνει σημαντικά τη σχεδίαση του RF front end. Η γεννήτρια μελετήθηκε διεξοδικά, διεξήχθη ανάλυση κλιμάκωσης, έγινε εξαγωγή σχεδιαστικών εξισώσεων και αναπτύχθηκαν εργαλεία λογισμικού για την αυτοματοποιημένη σχεδίασή της. Για περαιτέρω αύξηση της ταχύτητας των παλμικών σημάτων εφαρμόσθηκε ειδική σχεδίαση, η οποία αντιπραγματεύεται την ταχύτητα με το επίπεδο των λοβών του φάσματος. Για την αποδοτική BSPK διαμόρφωση των Γκαουσιανών παλμών αναπτύχθηκε ειδική τοπολογία “Μεταγωγής Σήματος Πυροδότησης Πλήρους Ισορροπίας με Up-Conversion”. Η τοπολογία αυτή, σε αντίθεση με τις ανταγωνιστικές τοπολογίες, αποφεύγει την αντιστροφή του παλμού με αναλογικά κυκλώματα υψηλής κατανάλωσης, αλλά και την αναλογική μεταγωγή, καθώς η διαμόρφωση λαμβάνει χώρα πριν από την παραγωγή των παλμών. Παράλληλα, επιτυγχάνονται υψηλοί ρυθμοί, καθώς και υψηλή ποιότητα διαμόρφωσης λόγω των ισορροπημένων μονοπατιών της τοπολογίας. Η γεννήτρια μαζί με το διαμορφωτή αποτελούν τις καινοτόμες παρεμβάσεις στη μονάδα Βασικής Ζώνης του προτεινόμενου πομπού. Για την ολοκλήρωση της λειτουργικότητας του πομπού, αναπτύχθηκε ένα RF front end, το οποίο αποτελείται από έναν διπλά ισορροπημένο μίκτη, έναν LO buffer, ένα μετατροπέα διαφορικού σήματος σε απλό, και έναν ενισχυτή ισχύος, ο οποίος είναι προσαρμοσμένος στα 50 Ohms, χωρίς να απαιτεί κανένα εξωτερικό στοιχείο. Το RF front end ολοκληρώθηκε μαζί με τη μονάδα βασικής ζώνης, και ο ολοκληρωμένος πομπός κατασκευάστηκε σε τεχνολογία CMOS 130 nm. Το ολοκληρωμένο προσαρτήθηκε στην RF πλακέτα συστήματος με την τεχνική Chip on Board. Για την επιτυχία του συστήματος με την πρώτη προσπάθεια έγινε συσχεδίαση σε επίπεδο IC-Package-PCB, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στα ζητήματα Signal/Power Integrity. Ο πομπός παρουσίασε την υψηλότερη ταχύτητα από τις ανταγωνιστικές MB-IR UWB υλοποιήσεις, ίση με 1.5 Gbps, με αντίστοιχη ενεργειακή αποδοτικότητα 21 pJoule/bit και μέτρο διανυσματικού σφάλματος 5.5%. Ο πομπός βελτίωσε τους πλευρικούς λοβούς στο φάσμα περισσότερο από 10 dB, ενώ η διατριβή, εκμεταλλευόμενη την αναδιαταξιμότητα του πομπού, παρουσιάζει, επιπλέον, τις πρώτες μετρήσεις σε ταχύτητες εκατοντάδων Mbps για ικανοποίηση της χαμηλής ζώνης της πρόσφατα θεσμοθετημένης, και εξαιρετικά αυστηρής, ευρωπαϊκής μάσκας εκπομπής. / The multitude of applications that Ultra-Wideband (UWB) technology can serve, from high-speed Wireless Personal Area Networks, to Wireless Sensor Networks with precision Geolocation abilities, and Wireless Medical Networks, has attracted intense research interest in the implementation of UWB systems. The unusually wide range of frequencies assigned to UWB, from 3.1-10.6 GHz, allows UWB systems employing low order modulation schemes to enjoy high throughput at low power consumption. However, since UWB shares the spectrum with existing wireless networking technologies, UWB emissions must be limited to a power spectral density below the threshold of -41.3 dBm/MHz, satisfying very stringent emission masks and introducing great challenges in the design of UWB transmitters. The subject of this thesis is the design of low power, fully integrated, reconfigurable CMOS UWB transmitters, with high spectral flexibility, high speed and high modulation quality. Adopting the Multi-Band Impulse-Radio architecture, in conjunction with the Direct Sequence BPSK modulation, the research focused on the development of a baseband unit, able to precisely invert Gaussian shaped, subnanosecond pulses. The key contributions of this thesis are a CMOS Gaussian Pulse Generator and a BSPK modulation topology, which jointly constitute the proposed baseband unit. The Pulse Generator (PG) is based on non-linear shaping, so as to facilitate the configurability of the output pulse duration, and exploits the voltage transfer characteristic of a Resistive Loaded Asymmetrical CMOS Inverter, which results in spectral sidelobes typically better than -40 dB. The PG incorporates mostly-digital low voltage circuits, while the MOSFET devices that undertake the pulse shaping avoid exclusive operation in weak inversion, in contrast to previous implementations. Consequently, the proposed CMOS PG is able to support higher throughput, as well as higher output amplitude, which relaxes considerably the design of the RF front end. This thesis presents a systematic design procedure and a scaling analysis of the non-linear pulse shaper. Moreover, in order to further increase the speed, a special PRF boost technique is proposed, which trades off speed and spectral efficiency for the spectral sidelobes level. Regarding the BPSK modulator, this work introduces the “Trigger Switching Fully Balanced Up-Conversion” topology, which avoids the use of power-hungry and distortion-prone analog circuits for the accurate inversion of the subnanosecond shaped pulses, as well as avoids the application of analog waveform switching to the baseband pulses, since the baseband modulation takes place before the generation of the pulses. The digital nature of the switching lends itself to high data rates, while the balanced paths of the topology ensure high modulation quality with minimal design effort. Wafer probing measurements confirmed the high performance of the baseband unit. The functionality of the transmitter was completed by the development of an RF front end which consists of a double balanced mixer, an LO buffer, a differential to single-ended (DtoSE) converter, and a power amplifier which is ready to drive a 50 Ohms load without requiring any off-chip components. The integrated transmitter, which incorporates the proposed baseband unit and the RF front end, was fabricated in 130 nm CMOS technology. The transmitter RFIC was directly attached to the system RF PCB using the Chip-on-Board packaging option. The First-Pass success of the system was ensured by paying particular attention to Signal/Power Integrity issues and following an IC-Package-PCB co-design procedure. The transmitter was measured up to 1.5 Gbps, which, to the author’s knowledge, was the highest speed amongst the competitive Multi-Band Impulse-Radio UWB implementations in the literature. The corresponding energy efficiency was 21 pJoule/bit and the Error Vector Magnitude (EVM) 5.5%, while the proposed transmitter improved the spectral sidelobes by over 10 dB. Exploiting the reconfigurability of the transmitter, this thesis presents the first measurements at multi-Mbps speeds that completely meet the final version of the European spectrum emission mask.