The present thesis addresses the problem of stabilisability of a linear time invariant (LTI) output feedback control loop in the presence of a communication link. The communication link itself can be either located between the controller and the plant or between the plant and the controller. The communication link is assumed to be an additive coloured Gaussian noise channel with (or without) bandwidth limitation (memory) in the continuous-(or discrete-)time domain. The requirement for stabilisability of the feedback loop is then characterised as a lower bound on the channel signal to noise ratio (SNR). This lower bound is tight and it will depend on the channel model, plant and channel model NMP zeros, plant time delay and plant unstable poles. Performance requirements are also investigated, by loop shaping in the continuous-time domain, whilst a linear quadratic Gaussian (LQG) control approach is suggested for the discrete-time domain. / PhD Doctorate

In the Australian wine industry, cold stabilisation is a widely used industrial process to prevent tartrate instability in bottled wines. This process involves cooling the wine close to its freezing point for extended periods, thereby inducing tartrate precipitation. However, it has several important disadvantages. Consequently, alternative methods to cold stabilisation have been developed. This includes electrodialysis, nanofiltration and contact processes. In this study, current knowledge regarding performance and cost of cold stabilisation and alternative technologies for tartrate stabilisation is reviewed. Whilst there have been occasional cost comparisons between cold stabilisation and alternative technologies, existing data is not suitable for properly evaluating the relative economics of the different process options. Therefore, alternative technologies to cold stabilisation, including the Westfalia process, nanofiltration and electrodialysis were compared for both technical and economic performance. Berri Estates Winery was used as the basis for engineering calculations and conceptual cost estimates. This is the first time that such a comprehensive evaluation has been undertaken of a broad range of alternative technologies for tartrate stabilisation during wine production. Product loss was a key cost driver in differentiating tartrate stabilisation processes. Cold stabilisation was found to be the most economic treatment process irrespective of scale or winery size. The Westfalia process and nanofiltration were the next most cost effective options. Data for economic evaluation and environmental assessment were summarised in a survey form that was circulated to technical experts from Hardy Wine Company, the Australian Wine Research Institute (AWRI) and the University of Adelaide. The purpose of the survey was to obtain the experts’ opinions on the merits of the alternative technologies. The results of this survey were used for comparison between current cold stabilisation and alternative technologies, by performing multi-criteria decision analysis (MCDA). This represents an original application of MCDA techniques to decision making in the wine industry. The MCDA analysis identified a strong preference by experts for nanofiltration combined with centrifugation as an alternative to cold stabilisation. As a consequence, laboratory investigations and field testing of nanofiltration were conducted to obtain new and practical information which was not presently available and relevant to understanding and implementing this process for tartrate stabilisation of wine. The laboratory experiments were performed with a range of membranes and tartrate unstable wines (i.e. Semillon, Colombard and Shiraz) using a purpose-designed laboratory-scale continuously-stirred batch-test membrane cell. The results showed that a range of commercial nanofiltration membranes with a nominal molecular weight cut-off (MWCO) between 200 and 500 Daltons (Da) were able to achieve tartrate stabilisation of all wines tested. This was achieved at moderate pressures less than 20 bar with a recovery of at least 50 %. It was also observed that seeding of wine following nanofiltration might reduce the holding time required to achieve stability and also enable reductions in the recovery rate to values of less than 50 %. The field testing was performed at Berri Estates Winery in the Riverland region of South Australia. The testing was performed using an existing commercial membrane system. This membrane system was already used for juice/wine concentration. The nanofiltration membranes had a nominal MWCO of 300 Da. The testing was conducted on Colombard and Shiraz wines. The field tests confirmed that nanofiltration could successfully tartrate stabilise Colombard and Shiraz wines at recoveries of 50 %; without seeding; within relatively short holding periods of less than four hours; and at flux rates between 5 and 10 L/m²/h. Crystallisation kinetics were also studied. At low recovery, the crystallisation was initially controlled by diffusion step, then surface integration. However, at high recovery, the crystallisation was controlled solely by surface integration. Sensory testing (by duo-trio difference tests) produced adverse sensory outcomes when compared with treatment of the same wines by cold stabilisation. Unfortunately, it could not be established whether this problem was inherent to the process or arose from unrelated factors. Setting aside the adverse sensory result, this is the first time that technical feasibility of nanofiltration for tartrate stabilisation has been successfully demonstrated. Further field testing and sensory evaluation of nano-filtered wines should be carried out to verify the effect of nanofiltration on wines. If the process is successful and favourable, the process design for implementation of a production scale nanofiltration for tartrate stabilisation should then be optimised. / http://proxy.library.adelaide.edu.au/login?url= http://library.adelaide.edu.au/cgi-bin/Pwebrecon.cgi?BBID=1292872 / Thesis (Ph.D.) -- University of Adelaide, School of Chemical Engineering, 2007.

In the Australian wine industry, cold stabilisation is a widely used industrial process to prevent tartrate instability in bottled wines. This process involves cooling the wine close to its freezing point for extended periods, thereby inducing tartrate precipitation. However, it has several important disadvantages. Consequently, alternative methods to cold stabilisation have been developed. This includes electrodialysis, nanofiltration and contact processes. In this study, current knowledge regarding performance and cost of cold stabilisation and alternative technologies for tartrate stabilisation is reviewed. Whilst there have been occasional cost comparisons between cold stabilisation and alternative technologies, existing data is not suitable for properly evaluating the relative economics of the different process options. Therefore, alternative technologies to cold stabilisation, including the Westfalia process, nanofiltration and electrodialysis were compared for both technical and economic performance. Berri Estates Winery was used as the basis for engineering calculations and conceptual cost estimates. This is the first time that such a comprehensive evaluation has been undertaken of a broad range of alternative technologies for tartrate stabilisation during wine production. Product loss was a key cost driver in differentiating tartrate stabilisation processes. Cold stabilisation was found to be the most economic treatment process irrespective of scale or winery size. The Westfalia process and nanofiltration were the next most cost effective options. Data for economic evaluation and environmental assessment were summarised in a survey form that was circulated to technical experts from Hardy Wine Company, the Australian Wine Research Institute (AWRI) and the University of Adelaide. The purpose of the survey was to obtain the experts’ opinions on the merits of the alternative technologies. The results of this survey were used for comparison between current cold stabilisation and alternative technologies, by performing multi-criteria decision analysis (MCDA). This represents an original application of MCDA techniques to decision making in the wine industry. The MCDA analysis identified a strong preference by experts for nanofiltration combined with centrifugation as an alternative to cold stabilisation. As a consequence, laboratory investigations and field testing of nanofiltration were conducted to obtain new and practical information which was not presently available and relevant to understanding and implementing this process for tartrate stabilisation of wine. The laboratory experiments were performed with a range of membranes and tartrate unstable wines (i.e. Semillon, Colombard and Shiraz) using a purpose-designed laboratory-scale continuously-stirred batch-test membrane cell. The results showed that a range of commercial nanofiltration membranes with a nominal molecular weight cut-off (MWCO) between 200 and 500 Daltons (Da) were able to achieve tartrate stabilisation of all wines tested. This was achieved at moderate pressures less than 20 bar with a recovery of at least 50 %. It was also observed that seeding of wine following nanofiltration might reduce the holding time required to achieve stability and also enable reductions in the recovery rate to values of less than 50 %. The field testing was performed at Berri Estates Winery in the Riverland region of South Australia. The testing was performed using an existing commercial membrane system. This membrane system was already used for juice/wine concentration. The nanofiltration membranes had a nominal MWCO of 300 Da. The testing was conducted on Colombard and Shiraz wines. The field tests confirmed that nanofiltration could successfully tartrate stabilise Colombard and Shiraz wines at recoveries of 50 %; without seeding; within relatively short holding periods of less than four hours; and at flux rates between 5 and 10 L/m²/h. Crystallisation kinetics were also studied. At low recovery, the crystallisation was initially controlled by diffusion step, then surface integration. However, at high recovery, the crystallisation was controlled solely by surface integration. Sensory testing (by duo-trio difference tests) produced adverse sensory outcomes when compared with treatment of the same wines by cold stabilisation. Unfortunately, it could not be established whether this problem was inherent to the process or arose from unrelated factors. Setting aside the adverse sensory result, this is the first time that technical feasibility of nanofiltration for tartrate stabilisation has been successfully demonstrated. Further field testing and sensory evaluation of nano-filtered wines should be carried out to verify the effect of nanofiltration on wines. If the process is successful and favourable, the process design for implementation of a production scale nanofiltration for tartrate stabilisation should then be optimised. / http://proxy.library.adelaide.edu.au/login?url= http://library.adelaide.edu.au/cgi-bin/Pwebrecon.cgi?BBID=1292872 / Thesis (Ph.D.) -- University of Adelaide, School of Chemical Engineering, 2007.

Nous étudions dans cette thèse le problème de stabilisation de systèmes physiques par l'intermédiaire d'un réseau de communication induisant des retards de dynamique connue. Ce problème apparaît lorsque la loi de commande est mise en ouvre à distance et conduit au problème de la stabilisation d'un système instable en boucle ouverte avec un retard variant dans le temps. Nous utilisons un prédicteur d'état à horizon variable afin d'établir une loi de commande stabilisante qui place les pôles du système en boucle fermée. Le calcul de l'horizon de prédiction est détaillé afin d'établir un contrôleur qui utilise de manière explicite les dynamiques du retard et est robuste vis-à-vis d'erreurs d'estimation induites par le modèle de réseau utilisé.<br />Cette analyse de robustesse permet de prendre en compte les caractéristiques non déterministes du réseau. Nous proposons finalement une loi de commande basée sur un observateur pour le cas où seule la sortie est mesurable et considérons aussi le<br />cas de poursuite de trajectoire. Des simulations et résultats expérimentaux sont proposés.

Cette thèse est consacrée à l'étude de quelques problèmes de contrôlabilité exacte, de contrôle optimal et de stabilisation dans un domaine tridimensionnel de faible épaisseur à frontière ondulée. On étudie aussi le comportement asymptotique correspondant à chaque problème lorsque l'épaisseur tend vers zéro. Dans une première partie, on montre à l'aide de multiplicateurs adaptés au domaine, la contrôlabilité exacte pour l'équation des ondes en agissant avec un contrôle de Dirichlet sur une partie de la frontière latérale et un contrôle de Neumann sur la frontière supérieure et inférieure. On considère ensuite, dans la deuxième partie, un problème de contrôle optimal pour une équation d'état donnée par un opérateur elliptique de second ordre et une fonction coût à minimiser. A l'aide de fonctions test convenables, on montre que le contôle optimal converge vers un contrôle optimal du problème limite lorsque l'épaisseur tend vers zéro. Enfin, la troisième et dérnière partie, on considère l'équation des ondes soumise à un terme d'amortissement interne et un terme d'amortissement frontière qui font décroître l'energie. A l'aide de multiplicateurs adaptés, on affaiblit les conditions sur la localisation de la dissipation et on montre que l'energie décroît exponentiellement. Pour chacun de ces problèmes, on donne une description bidimensionnelle du problème limite correspondant. On voit comment l'opérateur limite bidimensionnel dépend des ondulations et comment les contrôles frontières deviennent internes.

Les systèmes implicites (dits aussi " descripteurs ") peuvent décrire des processus régis à la fois par des équations dynamiques et statiques et permettent de préserver la structure des systèmes physiques. Ils comportent trois types de modes : dynamiques finis, infinis (réponse temporelle impulsive (en cas continu) ou acausale (en cas discret)) et statiques. Dans le cadre du formalisme descripteur, les contributions de cette thèse sont triples : i) revisiter des résultats existants pour les systèmes d'état, ii) étendre certains résultats classiques au cas des systèmes implicites, iii) résoudre rigoureusement des problèmes de commande non standard. Ainsi, le présent mémoire commence par revisiter les résultats concernant la caractérisation LMI stricte de la dissipativité, les caractérisations de l'admissibilité et des performances H2 ou H∞ par LMI étendues et les équations de Sylvester et de Riccati généralisées. Il aborde dans un deuxième temps, le problème de stabilisation simultanée, avec ou sans critère H∞, à travers l'extension de certains résultats récents au cas des systèmes implicites. La solution proposée s'appuie sur la résolution combinée d'une équation algébrique de Riccati généralisée (GARE) et d'un problème de faisabilité sous contrainte LMI stricte. Il traite enfin des problèmes H2 et H∞ non standards : i) en présence de pondérations instables voire impropres, ii) sous contraintes de régulation; dans le cas des systèmes implicites. Ces dernières contributions permettent désormais de traiter rigoureusement, sans approximations ou transformations, de nombreux problèmes H2 ou H∞ formalisant des problèmes pratiques de commande, dont ceux faisant intervenir une pénalisation haute fréquence de la commande ou un modèle interne instable des signaux exogènes.

En cas de catastrophes importantes, telles qu'un tremblement de terre ou un incendie, l'efficacité des forces de la sécurité civile nécessite une bonne coordination des différents groupes d'intervention. Suivant la nature et l'importance du sinistre, l'infrastructure des moyens de communications classique peut être détruite. Les forces d'intervention ont donc besoin de nouveaux outils de communication dits réseaux de circonstance. Ces réseaux posent de nouveaux problèmes de routage, pour maintenir la connectivité, mais aussi d'allocation de ressources, particulièrement importante dans un contexte de sécurité où les communications doivent être garanties. Dans une première partie, nous avons abordé la problématique de l'allocation de ressources dans les réseaux de circonstance utilisant le partage TDMA. Nos solutions visent une répartition équitable des canaux et prennent en compte une zone d'interférence double de celle de transmission.Evaluer de nouvelles politiques dans des réseaux déployés sur des scènes de catastrophe nécessite de nouveaux modèles de mobilité. Nous avons donc également développé un nouveau modèle de mobilité spécifique au déplacement des équipes de la sécurité civile.

Les macroségrégations sont des hétérogénéités de répartition des espèces chimiques en peau ou à coeur des produits sidérurgiques. Ces macroségrégations peuvent engendrer de sévères problèmes dans la chaîne de transformation aval. Contrairement à la plupart des études qui s'intéressent aux macroségrégations centrales, nos travaux portent sur la simulation des macroségrégations en peau induites par déformations thermomécaniques. La simulation a été construite en trois étapes. La première étape consiste à simuler la macroségrégation en l'absence de toute déformation du solide, c'est-à-dire à solide fixe et rigide. La deuxième étape, indépendante de la première, revient à calculer uniquement la déformation du solide. Enfin, la dernière étape correspond à la réunion des deux premières. Les équations du problème sont résolues grâce à la méthode des éléments finis à laquelle sont adjointes des méthodes de stabilisation. Pour chacune des étapes, les simulations se basent sur des expériences. Pour la première étape, la validation s'appuie sur l'expérience de Hebditch & Hunt. Les résultats numériques et expérimentaux concordent. L'expérience qui sert de point de comparaison pour la deuxième étape est l'expérience de la déformation d'une goutte de métal liquide lors de son refroidissement par une plaque en cuivre. Cette expérience a été mise en place par un des partenaires du projet et s'est déroulée en microgravité. La déformation numérique obtenue suit la même tendance que celle de l'expérience mais avec une intensité inférieure. La dernière étape s'est appuyée sur l'expérience de refroidissement pulsé d'un lingot effectuée par El-Bealy. La simulation prévoit des variations de ségrégation mais n'arrive pas à capter toutes les variations expérimentales, conséquences de la déformation du solide. Des calculs sans thermomécanique montrent que notre simulation semble moins sensible à la déformation que l'expérience. L'ensemble des simulations a mis en jeu des alliages binaires. Un cas de solidification d'alliage ternaire sans déformation du solide a été simulé.

Dans cette thèse, on étudie la contrôlabilité et la stabilisation de certaines équations aux dérivées partielles dispersives. On s'intéresse d'abord au problème du contrôle interne. Grâce à des méthodes d'analyse microlocale et à l'utilisation des espaces de Bourgain, on prouve la stabilisation et la contrôlabilité en grand temps de l'équation de Schrödinger non linéaire, d'abord sur un intervalle, puis sur des variétés de dimension 3. Dans le cas d'un intervalle, on raisonne à la régularité L^2, permettant ainsi de traiter une non-linéarité focalisante ou défocalisante. On obtient aussi des résultats de régularité supplémentaire pour le contrôle. De plus, on prouve la contrôlabilité aux trajectoires, dont on déduit une deuxième preuve de la contrôlabilité globale. On applique ensuite ces méthodes à l'équation de Korteweg-de Vries en données périodiques. Pour cette équation, on donne aussi un terme d'amortissement dépendant du temps permettant d'avoir un taux de décroissance exponentielle arbitraire. On étudie aussi l'équation de Klein-Gordon sur des variétés compactes avec une nonlinéarité critique. Sous des hypothèses légèrement plus fortes que la condition de contrôle géométrique, on prouve la stabilisation et la contrôlabilité en grand temps pour des données haute fréquence. La preuve nécessite la mise en oeuvre d'une décomposition en prols sur des variétés pour laquelle des effets géométriques doivent être analysés. Dans une dernière partie, on étudie le contrôle bilinéaire. Grâce à un effet régularisant, on établit la contrôlabilité locale de l'équation de Schrödinger sur un intervalle avec une preuve plus simple que dans la littérature existante, permettant ainsi d'atteindre les espaces optimaux et en temps arbitraire. La méthode est assez robuste pour être étendue à d'autres situations : les données radiales sur la boule, l'équation de Schrödinger non linéaire et des ondes non linéaire sur un intervalle.

<p>Various aspects of and approaches towards the steric stabilisation of liposomes have been investigated, mainly by use of fluorescence techniques and cryo-transmission electron microscopy (cryo-TEM). It is shown that PEG(2000)-lipids can be incorporated in the liposome membrane up to a critical concentration of 8-10 mol% without any observable structural perturbations. Above 10 mol%, a breakdown of the liposome structure into flat lamellar discs was observed. The sterically stabilised liposomes displayed similar, or even reduced, membrane permeability as compared with conventional liposomes. The presence of PEG-lipids in the EPC membrane was shown to affect the liposome-to-micelle transition in mixtures containing OG. Little or no effects of the PEG-lipids were found on the transition in mixtures containing C₁₂E₈.</p><p>The interactions between a number of PEO-PPO-PEO triblock copolymers and PC or PC/Chol liposomes have been investigated. It is shown that these polymers adsorb rapidly onto the liposome surface and induce a substantial increase in membrane permeability as well as structural perturbations. No evidence of an effective steric stabilisation due to the presence of the polymers at the membrane surface was found. This was shown, by the use of a QCM-technique, to be a consequence of the weak interaction between the polymers and the lipid membrane. </p><p>Dispersions of reversed lipid phases in mixtures of DOPE and PEG-lipids were characterised using cryo-TEM. Dispersions displaying reasonable colloidal stability were obtained and particles exhibiting a periodic dense inner structure were observed.</p><p>PEG-lipid micelles were characterised mainly using light scattering techniques. Micelle aggregation numbers and hydrodynamic radii were determined as a function of temperature. It is shown that the inter-micellar interactions are dominated by the steric repulsion.</p><p>PEG-lipid stabilised liposomes loaded with boronated drugs intended for BNCT have been characterised. The drugs were efficiently encapsulated into the liposomes, resulting in a drug precipitation in the water core of the liposomes.</p>