Hensikten med dette prosjektet er å benytte og videreutvikle metoder for segmentering av menneskelige bevegelser for fullstendig eller delvis automatisering av redigeringsprosessen. Bevegelsene i dette tilfellet kommer primært fra spedbarn og det er videoopptak av disse som danner grunnlaget for dataene brukt i dette prosjektet. Noen av fremgangsmåtene og metodene benyttet er også sterkt knyttet til musikkrelaterte bevegelser slik at dette også er en naturlig del av bakgrunnen til dette arbeidet. Analysen av musikalske bevegelser er inspirasjonen til de utviklede metodene for behandling av spedbarnsbevegelser og er derfor et viktig element i forklaringen av hvordan metodene er konstruert. Bevegelsene til spedbarn er viktig å kunne tolke dersom det er mistanke om nedsatte motoriske ferdigheter. Slike tegn kan være et varsel på at barnet senere kan få diagnosen cerebral parese og det er derfor en fordel å kunne bekrefte eller avkrefte dette med hensyn på iverksetting av eventuelle forebyggende tiltak.For å lage metoder for segmentering må man trekke ut nyttige variabler fra de tilgjengelige dataene. I dette tilfellet er det videoopptakene det er snakk om og disse er behandlet for å fokusere på informasjonen som har med bevegelser å gjøre. En video består av bilder (frames) og disse vises 25 ganger i sekundet for å lage ”bevegelige bilder” som vanligvis kalles en film. Bildene blir omgjort til ”bevegelsesbilder” ved matematisk å subtrahere dem fra hverandre slik at resultatet blir bilder hvor kun bevegelse fra en frame til den neste er synelig. Dette er mulig ved at pikslene i bildet som forandrer seg vises som hvite og alle uforandrede piksler blir svarte. Med dette er det mulig å kalkulerer sentrum for bevegelsen i hvert bilde samt hvor mye bevegelse det er, noe som gir grunnlag for enda flere variable som for eksempel standardavvik og varians. Bevegelsesbildene kan også gjøres om til såkalte ”motiongram” som er en måte å visualisere bevegelsene i bevegelsesbildene over tid. Motiongram er bilder som inneholder bevegelseskurver og kan selv brukes til segmentering, men er best egnet til grafisk analyse. Segmenteringen baserer seg altså på data fra bevegelsesbilder og er laget for å finne segmenter hvor bevegelsesmønsteret er betraktet som normalt. Det er ønskelig å finne disse regionene automatisk slik at avgjørelsen om grundigere oppfølging er nødvendig eller ikke kan gjøres mer effektivt. Å kunne finne segmenter som garantert inneholder normal bevegelse ved hjelp av digitale verktøy ville være et stort skritt mot effektiviseringen av denne analysen. Metodene for generering av bevegelsesbilder og motiongram sammen med gjennomføringen av klassifisering og segmentering er implementert i MATLAB. Segmenteringen baseres på å sammenligne variabelverdier for segmenter med og uten normal bevegelse. En fullstendig egenkomponert algoritme er utviklet og brukt hovedsakelig til testing mens en metode basert på lineær diskriminantanalyse også er laget med tanke på videre bruk. Resultatene viser at de utviklede metodene absolutt er lovende og har potensial til å bidra sterkt ved segmentering av bevegelsesdata. Evalueringen av de automatiske metodene i forhold til den tradisjonelle, manuelle fremgangsmåten, kan vise til solide resultater og med gode muligheter for forbedring ved anvendelse av enda flere variabeltyper samt klassifiseringsalgoritmer har arbeidet videre også svært gode utsikter.

In this thesis a simple and low-cost aided inertial navigation system is presented which can be used to automate underwater search operations. The system is designed and implemented to be compatible with a VideoRay Pro 3 tethered mini-ROV. Inertial-, compass- and pressure measurements are collected with a dedicated embedded system and transferred to the surface for processing. System states are estimated, compared against a user specified pattern and used to generate path-following control inputs. The system is tested on a small scale and the results obtained through camera-based measurements show acceptable performance for short time intervals.

This thesis was set to tackle the gas coning problem in oil-rim reservoirs with horizontal wells. The focus was short term production planning in the sub-critical phase only. Different controllers were developed and assessed based on the objective of net-present-value (NPV) of oil produced in the sub-critical phase.The reservoir model is a 1-D partial differential equation describing the dynamics of the gas-oil contact (GOC), for a homogeneous reservoir. Gas coning is considered to be the deformation of the GOC towards the well.Several controllers were developed and assessed alongside control laws from previous research: (i) the Backstepping method was used to develop a state-feedback controller, along with an observer. Coupled they make the Backstepping output-feedback controller. (ii) an output-feedback controller based on the structure proposed by previous research. (iii) linear-quadratic optimal control.An extended Kalman filter was also considered as a state observer, alongside the Backstepping observer.The backstepping controller did not deliver an increase of sub-critical payout which warrants the complicated structure of an observer-controller pair. It was even outperformed by simpler, output-feedback control laws. The optimal linear-quadratic controller achieved the best NPV of sub-critical production by far. This makes it the most attractive control strategy presented, even when considering that a real-world implementation will need to be paired with a state observer.

Dette studiet er en del av en visjonen ved NTNU om å produsere og fremstille en underarmprotese med tilhrende kontrollsystem for styring av vinkelen i pronasjon/supinasjon, fingerfleksjon/-ekstensjon og håndleddsfleksjon/-ekstensjon som kontinuerlige funksjoner av EMG-signalparametre.I den innledende Prosjektoppgaven så jeg på at det finnes i dag flere applikasjoner hvor dette lar seg gjøre, men ikke fullt så mange evnerå styre flere frihetsgrader samtidig. Prosjektrapporten beskriver et overordnetstyresystem som har denne muligheten i nevnte vinkler. I denne Masterrapportengir jeg en endelig løsning for et maskinvarebasert styresystem, og en realisert multifunksjonell hånd for proteserelatert forskning og demonstrasjon.Jeg gir en oversikt over tidligere flerfunksjonelle antropomorske hender, medvekt på mekaniske løsninger og aktuatorvalg. Underveis begrunner jeg de valgav løsninger jeg har gjort for den nye forskningshånden jeg har gitt navnetMyoPossibility. Løsningen spesifiserer hvilke leddfunksjoner som inngår. Dentilnærmet antropomorske hånden er realisert i samarbeid med Instituttets mekaniske verksted.Hånden har servoaktuatorer som styrer leddfunksjonene; pronasjon/supinasjon av underarm, radial/ulnar deviasjon av håndledd, fleksjon/ekstensjon av håndledd,abduksjon/adduksjon av tommelfinger, fleksjon/ekstensjon av tommelfinger og fleksjon/ekstensjon av pekefinger, langefinger, ringfinger og lillefinger.De mekaniske løsningene og hele konstruksjonen er og dokumentert i form av CAD tegninger utført i 3D programmet SolidWorks.Til hånden har jeg konstruert og realisert et maskinvarebasert styresystem som legger til rette for avlesning av og kontroll med myoelektriske signaler hentet fra overflate-elektroder på residualmuskulatur i underarmen. Maskinvareplattformenfor dette systemet er bestående av en prosesseringsenhet, LEGO Mindstorm NXT 2.0, som står for sampling og prosessering. Enheten er modifisert med en JTAG tilkobling direkte opp mot den innebygde ARM7 prosessoren. Ved bruk av en innkjøpt J-Link emulator fra SEGGER kan programvare implementeres i C/C++. Det er og gjort avtale med IAR om ett år lisens på IAR Embedded Workbench, som er kompatibel med emulatoren,mot en publiseringsartikkel på deres hjemmesider. Denne artikkelen er gitt videre til Øyvind Stavdahl for videre revisjon. Mindstorm NXT kan og programmeres med Mathworks MatLab/Simulink eller National Instruments LabView via plug-ins. Fra NXT plattformen går ønsket styresignal videre til en servokontroller, NXTservo-v2 fra Mindsensors. Servokontrolleren forskynes med 6V og kan med det drifte de 7 servoene i hånden, samt ta inn og levere tilbake potensiometermålinger for operasjonsvinkelen til aktuatorene.I rapporten legger jeg og frem forslag til et programvarebasert styresystem egnet for plattformen, og en tydelig forklaring til hvordan en kan komme fort i gang med bruken av forskningsstasjonen og veien videre.Et solid litteraturstudie er gjennomført og ligger til grunn for de valg som er tatt. Litteraturstudiet omfatter tidligere flerfunksjonelle antropomorfiske hender med mekaniske løsninger og aktuatorvalg, og er godt dokumentert i rapporten.

High quality images with strong contrast, good resolution and geometrical consistency are of crucial importance in magnetic resonance imaging, where the relatively low intrinsic sensitivity of MR methods places high demands on the imaging hardware. One of many key components in the imaging system is the radiofrequency coil, responsible for transmitting excitation signals and/or listening for response from the object. In this project a number of such coils are developed for specific applications (namely proton imaging of rat and fish brains), then evaluated against phantoms and empirically in simulated imaging situations. Evaluation of the produced coils shows promising initial results, with various opportunities for further refinement into a device suitable for regular use.

Det er blitt utviklet en elektrode for samtidig måling av overflateelektromyografi og kontaktkraften mellom elektroden og huden. Forsøk er gjort med kontraksjon av flexor carpi radialis samtidig som ekstern kraft er påført EMG-elektroden for å framprovosere bevegelsesartefakter i målingen.De teoretiske sammenhengene mellom økt kontaktkraft og bevegelsesartefakter er utredet.Det er benyttet lineære- og kvadratiske mappingfunksjoner i tillegg til et flerlags perseptronnettverk og genetisk programmering for å undersøke sammenhenger mellom påtrykt kraft og målt bevegelsesartefakt ved å estimere den reelle muskelkraften.Det er funnet en bedring av estimert muskelkraft når både EMG og kontaktkraftmålingen er benyttet (RMSE-verdier redusert med opp til 30%) i forhold til tilfellet med kun EMG. Dette tyder på at det er funnet sterke sammenhenger mellom kontaktkraft og bevegelsesartefakt. Høypassfiltrering av det målte EMG-signalet på 20Hz fjerner det meste av bidraget fra artefaktene og lineære mappingfunksjoner gir gode resultater. På mindre filtrert data gir metodene høyere RMSE-verdier og genetisk programmering gir de minste RMSE-verdiene (halvparten av førsteordens mappingfunksjoner) mens maksimalt avvik er noe høyere enn andre metoder.Ingen av metodene benyttet fjerner hele bidraget fra bevegelsesartefaktene, men resultatene viser at det er sammenhenger mellom målt kontaktkraft og bevegelsesartefakter og at denne sammenhengen kan utnyttes til å bedre muskelkraftestimat.

Et av de mer opplagte problemene som møter en person hvis arm har blitt erstattet med en protese, er reduksjonen i antall mulige bevegelser som en protese har i forhold til en frisk arm. Studier foretatt på friske armer, viser et større repertoar av bevegelser når håndleddets rotasjonsakse er stilt på skrå i forhold til underarmens lengdeakse. Et pågående forskningsprosjekt har som mål å undersøke om disse resultatene kan brukes til å hjelpe protesebrukere, og i den anledning har det blitt laget et håndledd med mulighet for vinkling av rotasjonsaksen.Gjennom bruk av en utviklingsmetodikk med navn V-modellen har denne oppgaven, som fortsettelse på tidligere arbeid, forsøkt å lage et fungerende styresystem for håndleddet. Underveis i arbeidet har utviklingsmetodikkens faser blitt fulgt, og all nødvendig dokumentasjon og planer for testing har blitt testet.Maskinvaren til håndleddets styresystem har blitt modularisert og designet for å håndtere sine tilordnede oppgaver. Kretsskjema for hver modul ble tegnet og lagt ut på flere kretskort som deretter kunne stables for å realiserte en prototyp av hele systemet. Programvare for hver av maskinvarens moduler har også blitt skrevet.Av testingen som har blitt gjennomført, vises det at den realiserte prototypen tilfredsstiller kravene fra funksjons- og teknisk spesifikasjon.

The main purpose of this thesis has been to identify the general usage of the applications textit{inhibit} and textit{override} for a collection of installations operated by Statoil ASA. The applications are provided by a Safety and Automation System (SAS) that performs monitoring, control and safeguarding of the plant and its process. Logs that keep track of the SAS operator's actions and other facility-related events have been received from each installation, and regarded with respect to:* the general evolvement and trend of the application usage* instances of inhibits/overrides of long-term character* redundant signals that are inhibited/overridden simultaneously* critical time periods that exhibit high activity* tags that are frequently involved in the application usageThe results that were obtained for each above-mentioned point made it possible to give a stetement of how the installations are controlled through utilization of the safety-impairing, but useful applications.

Managed pressure drilling is a sophisticated pressure control method which is intended to meet increasingly high demands in drilling operations in the oil and gas industry. With this method, the well is pressurized and the drilling mud is released through a control choke which can be used to actively control/reject pressure variations. Such a control system needs to handle several disturbances, and in particular, vertical motion of the drill string causes severe pressure variations that need to be compensated by active use of the control choke. In this thesis we first analyze data from previous experiments with an existing control strategy and show that the main reason for the poor disturbance rejection is due to a control strategy based on an insufficient model of the pressure fluctuations, although practical issues like sampling time and choke friction also played a part. Then, we present several different control strategies for regulation of both top side and bottom hole pressures based on more detailed models of the well pressure dynamics. All controllers are tested in simulations and it is shown that either an output regulation controller or a controller based on the internal model principle will achieve satisfactory disturbance rejection. Lastly, some of these controllers are also tested on a high fidelity drilling simulator from IRIS, and a pressure regulation within plus/minus 0.5 bar is achieved for the choke pressure, and plus/minus 1.5 bar for the bottom hole pressure.

This thesis contains the synthesis, analysis and simulation results of an automatic optimal voltage controller for the Southern Norwegian power grid. Currently the high voltage power grid is controlled manually by operators switching control components. The optimal controller handles the voltage control of the system, as well as keeping the number of control actions to a minimum.The system model is derived from power system analysis. Due to a highy nonlinear system model and integer decission variables in on/off control components, the controller is based on mixed integer nonlinear programming (MINLP). The MINLP uses BONMIN as a solver, and is implemented with the AMPL programming language.It was found that a MINLP controller is good choice for voltage control in transmission systems. The controller handles voltage limits, as well as reducing the number of control actions.The thesis also contains comparison between different solution methods for applying the optimal voltage controller, as well as other approaches to the automatic voltage control problem.