published_or_final_version / Electrical Engineering / Master / Master of Philosophy

<p>Diss. (sammanfattning) Umeå : Umeå universitet, 1995, härtill 5 uppsatser.</p> / digitalisering@umu

Water is essential to life on Earth. Since water exists in all three phases (solid, liquid, and gas) on Earth, it exists in various reservoirs throughout the planet that compose the hydrologic cycle, and its movement through these reservoirs requires energy. Thus, water is a key component of the energy balance of the Earth. Despite its importance, its representation in modeling and dataset generation is problematic. Here, the depiction of three phenomena, ocean surface turbulent fluxes, humidity inversions, and groundwater, are assessed, and suggestions for improvements of their representations are made. First, ocean surface turbulent fluxes, including those of moisture (latent heat flux), heat (sensible heat flux), and momentum (wind stress), from reanalysis, satellite-derived, and combined products which are commonly used to produce climatologies and to evaluate global climate models are compared to in situ observations from ship cruises to ascertain which products are the least problematic. The National Aeronautics and Space Administration’s reanalysis, the Modern Era Retrospective Analysis for Research and Applications, is the least problematic for all three fluxes, while a couple of others are the least problematic for only one of the three fluxes. Also, the product biases are disaggregated into uncertainties from the grid cell mean quantities, or bulk variables, used plus the residual uncertainties which includes the algorithm uncertainties due to the parameterization used to relate the small-scale turbulent processes to the large-scale bulk variables. The latter contribute the most to the majority of product latent heat fluxes, while both uncertainties can contribute the most to product sensible heat fluxes and wind stress. Thus, both algorithms and bulk variables need to be improved in ocean surface flux datasets. Second, humidity inversion climatologies in five reanalyses are evaluated. Humidity inversions, similar to its thermal counterpart, are layers in which specific humidity increases with height rather than the usual decrease with height. These are especially persistent in the polar regions in autumn and winter. However, Arctic inversions are the strongest in summer corresponding to the time of year that low cloud cover is the highest. Comparing the reanalysis inversions to radiosonde observations reveals some problems with the realization of humidity inversions in reanalyses including the misrepresentation of the diurnal cycle and of the overproduction of inversions in areas outside the polar regions. Finally, the simulation of groundwater in the Community Land Model (CLM) as used in the Community Earth System Model is made more realistic by including variable soil thickness. Because the bottom of the model soil column is placed at effectively bedrock, the unconfined aquifer model currently used in CLM is removed and a zero bottom water flux is put in place. The removal of the unconfined aquifer allows the simulation of groundwater to not be treated separately from soil moisture. The model is most affected where the number of soil layers is reduced from the original constant 10 layers and largely unaffected where the number of soil layers is increased except for baseflow where the mean annual range in rainfall is large.

Διάφοροι τύποι αιολικών συστημάτων . Έμφαση σε αιολικά συστήματα με ανεμογεννήτριες μεταβλητής ταχύτητας και κυρίως στην επαγωγική μαχανή διπλής τροφοδοσίας . Περιγραφή του ηλεκτρονικού μετατροπέα που χρησιμοποιείται σε αυτού του είδους το σύστημα . Έλεγχος της ισχύος και προσομοίωση για δύο τύπους ελεγκτών , PI και RST . Σύγκριση των αποκρίσεων . Απόκριση PI ελεγκτή για διάφορα κέρδη . / Different types of wind energy systems . Wind energy systems with variable speed wind turbines are studied . The doubly fed induction generator . Description of the power electronic converter which is used . Power control for two regulator types , PI and RST . We compare the dynamic performances . Dynamic performance for different values of the PI regulator parameters .

Inspiration from biological systems suggests that robots should demonstrate same level of capabilities that are embedded in biological systems in performing safe and successful interaction with the humans. The major challenge in physical human robot interaction tasks in anthropic environment is the safe sharing of robot work space such that robot will not cause harm or injury to the human under any operating condition. Embedding human like adaptable compliance characteristics into robot manipulators can provide safe physical human robot interaction in constrained motion tasks. In robotics, this property can be achieved by using active, passive and semi active compliant actuation devices. Traditional methods of active and passive compliance lead to complex control systems and complex mechanical design. In this thesis we present compliant robot manipulator system with semi active compliant device having magneto rheological fluid based actuation mechanism. Human like adaptable compliance is achieved by controlling the properties of the magneto rheological fluid inside joint actuator. This method offers high operational accuracy, intrinsic safety and high absorption to impacts. Safety is assured by mechanism design rather than by conventional approach based on advance control. Control schemes for implementing adaptable compliance are implemented in parallel with the robot motion control that brings much simple interaction control strategy compared to other methods. Here we address two main issues: human robot collision safety and robot motion performance.We present existing human robot collision safety standards and evaluate the proposed actuation mechanism on the basis of static and dynamic collision tests. Static collision safety analysis is based on Yamada’s safety criterion and the adaptable compliance control scheme keeps the robot in the safe region of operation. For the dynamic collision safety analysis, Yamada’s impact force criterion and head injury criterion are employed. Experimental results validate the effectiveness of our solution. In addition, the results with head injury criterion showed the need to investigate human bio-mechanics in more details in order to acquire adequate knowledge for estimating the injury severity index for robots interacting with humans. We analyzed the robot motion performance in several physical human robot interaction tasks. Three interaction scenarios are studied to simulate human robot physical contact in direct and inadvertent contact situations. Respective control disciplines for the joint actuators are designed and implemented with much simplified adaptable compliance control scheme. The series of experimental tests in direct and inadvertent contact situations validate our solution of implementing human like adaptable compliance during robot motion and prove the safe interaction with humans in anthropic domains.

La faune et la flore de la forêt boréale du Québec sont adaptées aux perturbations naturelles, plus particulièrement aux feux. L'approche écosystémique s'inspirant des dynamiques naturelles propose un avenir prometteur dans le développement des pratiques sylvicoles durables. Des études qui ont comparé les forêts résiduelles laissées par la récolte à celles laissées par les feux démontrent une différence significative entre la fréquence des îlots résiduels et leur configuration. Des différences qui ont probablement des impacts importants sur la faune et la flore de la région et sur l'approvisionnement en bois. Six scénarios spatiaux avec 100 répétitions ont été simulés avec le logiciel SELES. Parmi ceux-ci, dix répétitions qui ont atteint nos cibles ont été sélectionnés selon différentes tailles (3000 ha, 15000 ha, et 60000 ha), fréquences et configurations pour évaluer leurs impacts sur l'effort d'approvisionnement. De plus, les effets environnementaux basés sur l'indice de qualité d'habitat pour l'Orignal (Alces alces), le lièvre d'Amérique (Lepus americanus) et la martre d'Amérique (Martes americana) ont également été évalués. Les résultats de ce projet permettent de faire des recommandations quant aux effets de la taille et de la proportion de la forêt résiduelle, selon différentes taille de chantiers de récolte, sur les efforts d'approvisionnement en forêt dominée par l'épinette noire. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Épinette noire, aménagement écosystémique, taille des îlots résiduels, effort d'approvisionnement, qualité d'habitat.

The heavy rainfall, gentle to severe topography with high proportion of bare spots, and weed patches emphasize the need of variable rate split (VRS) fertilization in wild blueberry. Two commercial fields were selected in central Nova Scotia to evaluate the impact of VRS fertilization on ammonia volatilization, subsurface water quality, and crop productivity. Management zones were delineated based on slope variability, and different fertilizer rates were applied using global positioning system (GPS) guided prescription map. Ammonia huts were used to quantify the ammonia volatilization losses, while the lysimeters were installed in the fields to evaluate the impact of different fertilizer treatments on subsurface water quality. The VRS treatment significantly decreased the ammonia volatilization losses and nutrients leaching losses as compared to uniform treatment. Based on the results of this study, it can be concluded that VRS fertilization in wild blueberry fields could reduce environmental contamination and improve crop productivity.

Physical habitat for instream biota derives from a combination of stream system structural and hydraulic phenomena. Consequently, the quantity and quality of physical habitat is dynamic both over time and in space along the river, laterally, longitudinally and vertically. Its characterization through stream assessment and classification leads to a better understanding of factors that determine and limit habitat extent and quality. This thesis investigates the effects of space and time on nearshore aquatic habitat in the gravel reach of Fraser River, British Columbia by employing a large river, stage-adaptive habitat classification system. The distribution and abundance of habitat are spatially quantified at the reach scale (32 km), and temporally quantified through a period of about 60 years at several adjacent gravel bars (7 km), and at approximately 500 m3 s-1 increments in discharge during the declining limb of the flood hydrograph at two well-developed gravel bars. Of the ten habitat types evaluated, the bar edge habitat type is most abundant by length and number of units. However, its relative importance is reduced when weighted by fish-habitat association characteristics. Preferred habitat types (channel nook, eddy pool and open nook) are frequent and available to aquatic organisms, and most common at well-developed bars and in zones of equilibrium long-term sedimentation. Preferred habitat was at a maximum 30 years ago when major new bars developed and the thalweg shifted, effectively increasing the amount of bar shoreline and nearshore habitat. This increase is due to substantial change in river planform morphology following a 30-year period of large annual floods. However, amounts of habitat did not increase exclusively during periods of higher than average flows, or decrease exclusively during periods of lower than average flows. Instead, habitat abundance response to flow may occur with a two- or three-year lag. Short term changes in stage are critical to amount of preferred habitat. Optimal discharge for maximum preferred habitat vailability is in the range of approximately 2500 m3 s-1 to 4000 m3 s-1, which approximates long term mean flow. As flow increases, the proportion of preferred habitat compared with total bar shoreline decreases. Comparison with the 2006 flow duration curve shows that 15 – 30 % of discharges are optimal for maximum fish density and biomass. These discharges occurred during April 27 to May 17 and July 14 to August 7, 2006.

Chapitre I - La problématique : Les régimes de primes de rendement consistent à offrir aux employés un montant d'argent forfaitaire pour récompenser leur rendement. Ces régimes a) reconnaissent la contribution qu'est le rendement, b) exigent le déploiement d'efforts supplémentaires en vue d'atteindre les objectifs de rendement et c) rendent une partie de la rémunération incertaine (c.-à-d. la prime). À la suite d'une recension des écrits scientifiques, nous avons mis en évidence le manque de connaissance au sujet des effets que sont susceptibles d'engendrer les régimes de primes au rendement sur deux états psychologiques : la satisfaction à l'égard de la rémunération et le support perçu du supérieur immédiat. Or, il s'avère important de s'intéresser à cette question considérant la popularité de ces régimes au Canada. Nous avons également montré que la justice organisationnelle est un concept clé susceptible de nous aider à mieux comprendre comment les régimes de primes de rendement affectent les états psychologiques des individus. L'objectif de cette recherche consiste à déterminer l'influence qu'exerce la justice organisationnelle liée aux régimes de primes au rendement individuel sur la satisfaction à l'égard de la rémunération et sur le soutien perçu du supérieur immédiat. Chapitre II - Le cadre conceptuel et théorique : Afin de construire notre modèle d'analyse, nous avons d'abord présenté chacun des concepts à l'étude : les régimes de primes de rendement, la justice organisationnelle, la satisfaction à l'égard de la rémunération, et le soutien perçu du supérieur immédiat. Nous avons ensuite présentés différentes théories et modèles permettant de construire un lien solide entre les concepts liés à la justice organisationnelle et les concepts de satisfaction à l'égard de la rémunération et de soutien perçu du supérieur immédiat. Ainsi, nous avons discuté de : la théorie de l'équité (Adams, 1965), le modèle des écarts et sa version modifiée (Heneman et Schwab, 1979; Lawler, 1971), ainsi que de la théorie des attentes (Vroom, 1964). Il a également été question de la perspective instrumentale et relationnelle de la justice ainsi que de l'approche multi-cible de la justice (Blader et Tyler, 2003; Goldman et Taylor, 2000; Masterson, Lewis, Rupp et Cropanzano, 2002). Ce cadre théorique a permis de formuler six hypothèses de recherche visant à déterminer l'effet de la justice organisationnelle sur la satisfaction à l'égard de la rémunération et le soutien perçu du supérieur immédiat. Chapitre III - Le cadre méthodologique : Un devis corrélationnel a été retenu pour cette étude. Notre technique de collecte de données a pris la forme d'un questionnaire auto-administré en ligne sur la plateforme de sondage Survey Monkey. La fiabilité et la validité de ce questionnaire est assuré puisque les instruments de mesure qu'il le compose ont déjà prouvé leur valeur méthodologique dans d'autres études déjà publiées. Sur les 100 travailleurs ciblés, 42 ont retourné le questionnaire dûment rempli pour un taux de réponse de 42 %. Chapitre IV- Les résultats, interprétation et discussion : Les analyses statistiques ont soutenu cinq des six hypothèses de recherche. De façon générale, les résultats montrent que la justice organisationnelle explique les états psychologiques des individus, la satisfaction à l'égard de la rémunération et le soutien perçu du supérieur immédiat. De façon plus précise, le soutien perçu du supérieur immédiat est déterminé par la justice procédurale liée au processus d'évaluation du rendement. Cette dernière explique également la satisfaction à l'égard de la rémunération. Deux autres perceptions de justice figurent également parmi les déterminants de cette attitude : la justice procédurale liée à la politique relative au montant maximal de la prime et l'équité individuelle. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Régimes de primes de rendement, satisfaction à l'égard de la rémunération, soutien perçu du supérieur immédiat et justice organisationnelle.

Les conditions de travail dans les milieux où les horaires « non standards » présentent de grands défis pour la santé des travailleuses et des travailleurs, mais aussi pour la planification d'activités familiales. Pourtant, peu d'études québécoises ont abordé la question de la conciliation travail-famille (CTF) dans ce type d'emploi. Notre étude s'arrime à un projet de recherche interdisciplinaire auprès d'un partenaire syndical qui a porté sur la CTF dans le secteur du commerce de détail au Québec (projet CTF-UQAM/FTQ). Puisque l'influence du soutien organisationnel sur l'expérience de la CTF est reconnue dans la littérature, les relations entre les acteurs de ces milieux doivent être mieux comprises. C'est pourquoi nous proposons une analyse communicationnelle des aspects relationnels des pratiques de CTF au sein de marchés d'alimentation québécois. Notre objectif est de mieux comprendre comment différents groupes d'acteurs perçoivent et interprètent les relations liées aux pratiques de CTF et le contexte dans lequel elles se déroulent. Notre méthodologie qualitative s'appuie sur l'analyse thématique d'un corpus de trente entretiens semi-dirigés réalisés auprès de treize travailleuses, six supérieurs hiérarchiques (quatre hommes et deux femmes) ainsi que de onze représentants syndicaux (10 hommes et une femme). Nos résultats montrent que les enjeux relationnels associés à la CTF portent essentiellement sur les aménagements du temps de travail et, qu'en dépit de règles liées à la convention collective, la qualité du climat de travail est influencée par les pratiques informelles. Ces dernières s'expriment à travers le cadre de l'horaire de travail qui, malgré une apparente neutralité, peut révéler les privilèges accordés à certaines personnes. Ces traitements privilégiés, souvent campés dans un rapport de « donnant-donnant », se répercutent négativement sur la qualité des rapports entre collègues. De même, les travailleuses ressentent physiquement et émotivement l'effet des tensions dans leurs rapports avec leurs supérieurs ou leurs collègues. L'imbrication des normes et des valeurs véhiculées par le climat de travail, particulièrement à travers l'attitude du supérieur hiérarchique, contribue à la co-construction des perceptions des pratiques de CTF. La valorisation de la disponibilité comme comportement idéal complique l'expression des besoins de CTF pour les travailleuses qui s'écartent de cette norme. Par ailleurs, la perception d'une équité de traitement atténuerait l'ampleur des difficultés de CTF vécues par certaines travailleuses mettant en évidence l'importance du rôle joué par des pratiques marquées par la transparence décisionnelle et l'ouverture du climat organisationnel. À l'opposé, la faible ouverture de certains milieux de travail à discuter d'enjeux de CTF combinée à la présence du rapport de « donnant-donnant » peut contribuer à la perception d'absence d'enjeux liés à la CTF présente chez certains employeurs, représentantes et représentants syndicaux rencontrés. Cette étude souligne l'importance de donner la parole à des personnes aux prises avec de grandes difficultés de CTF qui sont vécues dans l'ombre et l'isolement. Elle montre également la nécessité, pour les entreprises où les horaires sont « non standards », de créer un climat d'ouverture favorable à des pratiques qui valorisent l'express ion des enjeux de CTF. Enfin, elle met en lumière la place centrale des aspects relationnels dans la co-construction de la perception des pratiques de CTF qui relèvent autant de dimensions interpersonnelles que des particularités de la situation de travail. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : communication organisationnelle, conciliation travail-famille, marchés d'alimentation, horaires non standards, pratiques informelles, femmes, Québec