Transfemoral amputees around the world experience increased difficulty in climbing stairs due to lack of muscle, balance, and other factors. The loss of a lower limb greatly diminishes the amount of natural force generation provided that is necessary to propel oneself up stairs. This study investigated possible solutions to the problem of stair ascension for transfemoral amputees by the means of designing and developing an externally attachable device to a prosthesis. The number of amputations from military service has greatly increased since 2008, which shows there is a clear need for assistive devices (Wenke, Krueger, & Ficke, 2012). With the number of amputations rising and no current externally attachable products on the market to aid in stair ascension for transfemoral amputees, the need for this specific device has become more prominent. Research, previous work, and preliminary testing provided a basis for design and development of a new prototype. Bench top testing was conducted to review concepts in the prototype and provide data for further modifications. Results from testing of previous work, as well as testing of new concepts and modifications, provided a framework for designing a new externally attachable device for assistance in stair ascension. A new prototype was then designed, manufactured, and tested with bench models as well as real-time testing with amputees. Success of the device’s performance was based on bench top results and feedback from amputees, noting both the advantages and shortcomings of the new prototype. Testing provided results and feedback that the device was well built and functioned properly, but did not perform satisfactorily, particularly in the categories of force generation and balance.

The wind turbine generation system (WTGS) exhibits a nonlinear characteristic and its maximum power point varies with changing atmospheric conditions. In order to operate the WTGS at maximum power output under various wind speeds and to avoid using speed encoder in practical applications, it is necessary to improve the controller system to operate the maximum power points in the WTGS. There are three factors to influence wind generator, the wind speed, power coefficient and the radius of blade. The power coefficient depends on the blade pitch angle and tip speed ratio (TSR). The objective of the dissertation is to develop an intelligent controlled wind energy conversion system (WECS) using AC/DC and DC/AC power converters for grid-connected power application. To achieve a fast and stable response for the real power control, an intelligent controller was proposed, which consists of a fuzzy neural network (FNN), a recurrent fuzzy neural network (RFNN), a wilcoxcon radial basis function network (WRBFN) and a improved Elman neural network (IENN) for MPPT. Furthermore, the parameter of the developed FNN, RFNN, WRBFN and IENN are trained on-line using back-propagation learning algorithm. However, the learning rates in the FNN, RFNN, WRBFN, and IENN are usually selected by trial and error method, which is time-consuming. Therefore, modified particle swarm optimization (MPSO) method is adopted to adjust the learning rates to improve the learning capability of the developed RFNN, WRBFN and IENN. Moreover, presents the estimation of the rotor speed is based on the sliding mode and model reference adaptive system (MRAS) speed observer theory. Furthermore, a sensorless vector-control strategy for an induction generator (IG) operating in a grid-connected variable speed wind energy conversion system can be achieved. On the other hand, a WRBFN based with hill-climb searching (HCS) maximum-power-point-tracking (MPPT) strategy is proposed for permanent magnet synchronous generator (PMSG) with a variable speed wind turbine. Finally, many simulation results are provided to show the effectiveness of the proposed intelligent control wind generation systems.

Au sein des Réacteurs à Eau Pressurisée, le flux de neutrons entraîne une modification des propriétés mécaniques des gaines à combustible en alliage de zirconium. Bien que leur comportement macroscopique soit bien connu, les mécanismes microscopiques de la déformation des alliages de zirconium restent à caractériser. Afin de simuler l'irradiation aux neutrons, des irradiations aux particules chargées (ions et électrons) ont été réalisées à 400 et 450°C sur un alliage de zirconium: le Zircaloy-4 RXA. L'analyse expérimentale de la microstructure obtenue après irradiation, effectuée au Microscope Electronique en Transmission (MET), a montré la présence de défauts cristallins: les boucles de dislocation de vecteur de Burgers <a>. Leur évolution au cours de l'irradiation (taille et densité), ainsi que leurs caractéristiques (nature et plan d'habitat) ont été déterminées et discutées sur la base de la diffusion des défauts ponctuels. Les résultats obtenus suggèrent une diffusion des auto-interstitiels très faiblement anisotrope. Des expériences de traction in-situ ont été réalisées au MET, après irradiation aux ions, afin d'activer le glissement des dislocations et d'observer leurs interactions avec ces boucles <a>. Certains cas d'interactions observés expérimentalement ont été modélisés par Dynamique des Dislocations pour une meilleure compréhension des mécanismes. L'effet simultané de la contrainte et de l'irradiation sur les mécanismes de déformation a ensuite été étudié. Des irradiations in-situ aux électrons et aux ions ont été effectuées, sans et avec application d'une contrainte. Des mécanismes de déformation impliquant la montée des dislocations ont ainsi été mis en évidence. Grâce à l'ensemble de cette étude, des modèles basés sur les mécanismes identifiés pourront être, à terme, proposés afin de prédire le comportement des alliages de zirconium en réacteur. / In Pressurized Water Reactors, the neutron flux leads to a change in the mechanical properties of the fuel cladding tubes made of zirconium alloys. Although their macroscopic behavior is well known, the microscopic deformation mechanisms of zirconium alloys still need to be characterized. In order to simulate the neutron irradiation, charged particles irradiations (ion and electron) were carried out at 400°C and 450°C on a zirconium alloy: RXA Zircaloy-4. The experimental analysis of the irradiated microstructure, performed by using a Transmission Electron Microscope (TEM), have shown some crystalline defects: dislocation loops with a <a> Burgers vector. Their evolution (size and density) and their characteristics (nature and habit plane) have been determined and discussed based on the point defects diffusion. The results suggest a weak anisotropy in the self-interstitial diffusion. In-situ tensile tests were performed using a TEM, after ion irradiation, in order to activate the dislocation glide and to observe their interaction with the <a> loops. Some of the experimental cases of interaction have been simulate using Dislocation Dynamics for a better understanding of the mechanisms. The simultaneous effect of the stress and of the irradiation on the deformation mechanisms have been then studied. In-situ electron and ion irradiations were conducted, with and without an applied stress. Deformation mechanisms involving dislocation climb have thus been demonstrated. Through this study, models based on the identified mechanisms may be suggested, in order to predict the behavior of zirconium alloys in the reactor.

Ziel - Die Zeit die ein Flugzeug benötigt, um auf eine bestimmte Höhe zu steigen (die Steigzeit) kann mit einer Formel berechnet werden, die vereinfachend annimmt, dass die Steiggeschwindigkeit über dem gesamten Steigflug mit zunehmender Höhe linear abnimmt. Ziel der Untersuchung ist, zu ermitteln, ob die Annahme einer linear abnehmenden Steiggeschwindigkeit realistisch ist bzw. welche Fehler sich aus der Annahme ergeben. ----- Methode - Mit der Höhe ändern sich Parameter wie Luftdichte, Widerstand, Schub und damit auch die optimale Fluggeschwindigkeit für den Steigflug. Die Parameter beeinflussen sich dabei gegenseitig. Der Schub wird dabei nach drei unterschiedlichen Methoden berechnet, gegeben von Bräunling, Scholz und Howe. Analysiert wird der Verlauf des Schubes mit der Höhe und der Verlauf der Steiggeschwindigkeit mit der Höhe für jede der drei Schubberechnungen. Abschließend wird für jede Schubberechnung die Steigzeit verglichen wie sie sich ergibt a) aus der einfachen Formel und b) aus einer Integrationsberechnung, bei der der Verlauf der Steiggeschwindigkeit durch eine Funktion beschrieben wird. ----- Ergebnisse - Die drei Schubberechnungen liefern ausgehend vom gleichen Startschub unterschiedliche Schübe in der Höhe. In die Methode nach Bräunling gehen mehr Parameter ein als in die anderen beiden Methoden. Es kann angenommen werden, dass die Methode nach Bräunling genauer ist, der Beweis kann aber nicht geführt werden. Der Schub nach Scholz und Howe fällt nahezu linear mit der Höhe ab. Der Schubverlauf nach Bräunling zeigt eine deutliche Nichtlinearität. Es wird die Steigzeit von 0 km auf 11 km Höhe berechnet nach a) und b), mit jeder der drei Schubberechnungen. Dabei wird jeweils der Unterschied in der Steigzeit ermittelt. Aufgrund der Nichtlinearität im Schubverlauf zeigt die Methode nach Bräunling dann auch den größten Unterschied zwischen den Berechnungsmethoden von 7,1 %. Bei einer Schubberechnung nach Scholz ergeben sich 1,7 % und nach Howe 1,4 %. Wenn bereits zu Beginn Vereinfachungen, z.B. bezüglich des Triebwerksschubes, vorgenommen wurden, ist es in Hinblick auf den Aufwand und die zu erreicheneden Ergebnisse möglich, und zum Teil sinnvoll, die Berechnungen der Steigzeit mittels linearer Abnahme der vertikalen Geschwindigkeit durchzuführen. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es hier um den Vergleich von zwei Methoden zur Berechnung der Steigzeit geht und nicht um die Bewertung von Methoden zur Schubberechnung (für die keine Vergleichswerte vorlagen). ----- Praktischer Nutzen - Es konnte festgestellt werden, dass eine einfache Formel zur Berechnung der Steigzeit mit geringem Fehler angewandt werden kann - insbesondere wenn Methoden zur Schubberechnung vorliegen, bei denen der Schub annähernd linear mit der Höhe abnimmt. Bei großem Aufwand und realitätsnaher Betrachtung, z.B. nach Bräunling, führt der lineare Ansatz jedoch zu einem zu großen Fehler. Hierfür sollte die Berechnung der Steigzeit mittels Integration durchgeführt werden.

Making of an analysis of the assembly process. Presentation of safe and efficient assembly with the help of platforms or scaffolding for all types of machines according to the working width. Choosing the most suitable alternative of machine assembly. Suggestion about the assembly workstation's placement in a hall. Storage and logistics. Advantages of the chosen solution. Summary of the conclusions.