<p>Denne masteroppgaven omhandler videreutvikling av en fjernstyrt LEGO robot ved Institutt for Teknisk Kybernetikk. Roboten har tidligere gjennomgått flere utviklingssteg via prosjekter og diplom/masteroppgaver ved instituttet. Utgangspunktet for oppgaven er en robot bygget av Lego som kan fjernstyres trådløst fra PC. Roboten hadde innebygd et posisjoneringssystem og sensor for måling av avstand til omgivelsene. På PC siden ble MATLAB med tilhørende kartleggings- og navigasjonsalgoritmer brukt for å produsere kart over omgivelsene mens roboten kjørte, såkalt SLAM (Simultaneous Location And Mapping). Roboten kunne derfor under visse betingelser autonomt navigere i ukjente omgivelser. Mer konkret baserte kartbyggingen seg på å utvinne et linjebasert kart der alle objekter i robotens miljø ble redusert til linjer. Derav ble det vanskelig å produsere for eksempel runde objekter i kartet. Andre begrensinger var at posisjoneringssystemet besto kun av en dead-reckoning metode som gjorde at posisjonen til roboten etter hvert som den kjørte ble beheftet med usikkerhet som etter hvert ville gå mot uendelig. I tilegg var det svakheter i programmet når det gjaldt navigeringsstrategier i ukjente områder. I denne oppgaven gjøres det programutvikling i MATLAB for å bedre navigasjons- og kartleggingsegenskapene. Systemet baserer seg på at roboten skal kartlegge og navigere i sanntid. Det er implementert algoritmer som gjør det mulig å motta sensordata og behandle disse mens roboten kjører. Dataene presenteres grafisk i et utvidet brukergrensesnitt der både linjesegmenter og punkter tegnes i samme kart. Slik kan objekter med ulik geometrisk form representeres på en bedre måte enn før. Den innebygde simulatoren er utvidet med flere relevante labyrinter og funksjonalitet. Fra tidligere arbeid var det implementert en veggfølgingsalgoritme laget for å navigere i en linjekart. I denne oppgaven har den eksisterende veggfølgingsalgoritme blitt tilpasset til å håndtere et kombinert linje- og punktbasert kart. En ny metode for å detektere ukjente områder er laget og brukes i navigeringen. Det er foretatt en studie av en ny navigasjonsstrategi som baserer seg på et action-selected prinsipp der navigasjonsstrategier blir valgt på bakgrunn av prioriteter. Det er innført en ladestasjon som roboten kan starte og returnere til. Hensikten er å gjøre roboten mer autonom ved at den kan få ladet batteripakkene uten menneskelig påvirkning. Posisjonsestimatet til roboten kan også forbedres ved at den kan returnere til et fast punkt. Et tilpasset EKF (extended kalman filter) muliggjør oppdatering av posisjon. Tester viser at de utviklete algoritmer for kartlegging og navigering isolert fungerer tilfredsstillende. Likevel kan det ikke konkluderes med at kartleggingen har blitt mye bedre. Posisjonsestimatet er den avgjørende faktoren som begrensninger systemet. Videre arbeid er foreslått til å være forbedring av posisjonsestimatet til roboten. Dette kan gjøres ved endringer i hardware og software, samt å bruke kamera for regulering av robotposisjon. Når posisjoneringen har blitt bedre kan det være aktuelt å se på kartlegging i tre dimensjoner. Det er i rapporten henvist til artikler som beskriver en utvidelse til 3D-SLAM. En annen retning å bevege seg i er å se på samhandlede roboter, der to eller flere LEGO-roboter samarbeider om kartleggigen.</p>

Denne masteroppgaven omhandler videreutvikling av en fjernstyrt LEGO robot ved Institutt for Teknisk Kybernetikk. Roboten har tidligere gjennomgått flere utviklingssteg via prosjekter og diplom/masteroppgaver ved instituttet. Utgangspunktet for oppgaven er en robot bygget av Lego som kan fjernstyres trådløst fra PC. Roboten hadde innebygd et posisjoneringssystem og sensor for måling av avstand til omgivelsene. På PC siden ble MATLAB med tilhørende kartleggings- og navigasjonsalgoritmer brukt for å produsere kart over omgivelsene mens roboten kjørte, såkalt SLAM (Simultaneous Location And Mapping). Roboten kunne derfor under visse betingelser autonomt navigere i ukjente omgivelser. Mer konkret baserte kartbyggingen seg på å utvinne et linjebasert kart der alle objekter i robotens miljø ble redusert til linjer. Derav ble det vanskelig å produsere for eksempel runde objekter i kartet. Andre begrensinger var at posisjoneringssystemet besto kun av en dead-reckoning metode som gjorde at posisjonen til roboten etter hvert som den kjørte ble beheftet med usikkerhet som etter hvert ville gå mot uendelig. I tilegg var det svakheter i programmet når det gjaldt navigeringsstrategier i ukjente områder. I denne oppgaven gjøres det programutvikling i MATLAB for å bedre navigasjons- og kartleggingsegenskapene. Systemet baserer seg på at roboten skal kartlegge og navigere i sanntid. Det er implementert algoritmer som gjør det mulig å motta sensordata og behandle disse mens roboten kjører. Dataene presenteres grafisk i et utvidet brukergrensesnitt der både linjesegmenter og punkter tegnes i samme kart. Slik kan objekter med ulik geometrisk form representeres på en bedre måte enn før. Den innebygde simulatoren er utvidet med flere relevante labyrinter og funksjonalitet. Fra tidligere arbeid var det implementert en veggfølgingsalgoritme laget for å navigere i en linjekart. I denne oppgaven har den eksisterende veggfølgingsalgoritme blitt tilpasset til å håndtere et kombinert linje- og punktbasert kart. En ny metode for å detektere ukjente områder er laget og brukes i navigeringen. Det er foretatt en studie av en ny navigasjonsstrategi som baserer seg på et action-selected prinsipp der navigasjonsstrategier blir valgt på bakgrunn av prioriteter. Det er innført en ladestasjon som roboten kan starte og returnere til. Hensikten er å gjøre roboten mer autonom ved at den kan få ladet batteripakkene uten menneskelig påvirkning. Posisjonsestimatet til roboten kan også forbedres ved at den kan returnere til et fast punkt. Et tilpasset EKF (extended kalman filter) muliggjør oppdatering av posisjon. Tester viser at de utviklete algoritmer for kartlegging og navigering isolert fungerer tilfredsstillende. Likevel kan det ikke konkluderes med at kartleggingen har blitt mye bedre. Posisjonsestimatet er den avgjørende faktoren som begrensninger systemet. Videre arbeid er foreslått til å være forbedring av posisjonsestimatet til roboten. Dette kan gjøres ved endringer i hardware og software, samt å bruke kamera for regulering av robotposisjon. Når posisjoneringen har blitt bedre kan det være aktuelt å se på kartlegging i tre dimensjoner. Det er i rapporten henvist til artikler som beskriver en utvidelse til 3D-SLAM. En annen retning å bevege seg i er å se på samhandlede roboter, der to eller flere LEGO-roboter samarbeider om kartleggigen.

Ett allt vanligare fenomen är att civila samhällsaktörer använder drönare i arbetet. En av dem är Polismyndigheten vars förmåga benämns UAS, en akronym för Unmanned Aircraft System. UAS används bland annat för ledning av operativa insatser. Syftet med studien var att undersöka hur användningen av UAS påverkar polisens ledning av insatser. Den polisiära UAS-användningen har för avsikt att höja polisens ledningsförmåga. Enligt tidigare forskning kan detta normativa påstående tolkas som ett designförslag. Med denna utgångspunkt undersökte studien empiriskt hur UAS-användningen påverkar polisens möjligheter att nå önskade effekter av insatser. Undersökningen genomfördes med stöd av Brehmers (2013) designlogik bestående av fem analysnivåer. Designlogiken applicerades på primärt på ledningssystemet i relation till insatssystemet.  Empirin utgjordes av sju individuella och semistrukturerade intervjuer. Intervjuerna analyserades med deduktiv tematisk analys. Resultaten visar att det finns effekthöjande faktorer, effekthämmande faktorer och effektsänkande (risk)faktorer gällande polisens UASanvändning vid insatsledning. Studiens slutsats är att det är hur relationen mellan dessa faktorer ser ut vid varje unik insats som påverkar vilken betydelse UAS-användningen får för ledningsförmågan, och därmed också vilka effekter som kan uppnås med insatsen som helhet. Det finns därmed en riktighet, men inte en garanti, i påståendet att UAS-användning genererar ökad ledningsförmåga vid ledning av operativa insatser. Att UAS-användningen höjer ledningsförmågan förutsätter att omständigheterna är gynnsamma/hanterbara och att de effektsänkande (risk)faktorerna kan undvikas/hanteras. / An increasingly common phenomenon is that civil society actors utilizes drones in work-related situations. Amongst them is the Swedish Police Authority, whose capability entitles UAS, an acronym for Unmanned Aircraft System. One way in which the Swedish police uses UAS is for command and control (C2) of operations. The purpose of the study was to investigate how the UAS-usage affects the management of C2 operations. Through UAS-usage, the Swedish police intends at increasing the police's C2 ability. According to previous research, this normative statement could be interpreted as a design proposal. Following this, the study investigated empirically how the UAS-usage affects the police's ability to achieve desired effects of C2 operations. To conduct the research, the study used Brehmer's (2013) design logic consisting of five levels of analysis. The design logic was applied primarily to the C2-system in relation to the mission respondent system.  The empirics consisted of seven semi-structured interviews, which all took place individually. The interviews were analyzed with deductive thematic analysis. Results are showing that UAS-usage in C2 operations has effect-enhancing factors, effect-inhibiting factors and effect-reducing (risk) factors. The study states that the relationship between these factors in each unique C2 operation affects how UAS-usage influences the C2 ability, and hence which effects the operation as a whole produces. There is thus an accuracy, but not a guarantee, in the claim that UAS-usage generates increased C2 ability. The achievement of increased C2 ability through UAS-usage is dependent on favorable/manageable circumstances and the fact that the effect-reducing (risk) factors can be avoided/managed.

&#197; bygge en bil som kan kj&#248;re tusen kilometer p&#229; energien i en eneste liter bensin; er ingeni&#248;rkunst. N&#229;r tusenvis av Europas ypperste studenter innen teknologi og ingeni&#248;rvitenskap hvert &#229;r m&#248;tes i konkurransen Shell Eco-marathon, utfordres skillet mellom hva som oppfattes som mulige og umulige. Kreativitet og respektl&#248;s nytenkning utfoldes n&#229;r morgendagens teknologer f&#229;r muligheten til &#229; f&#248;lge nysgjerrigheten p&#229; jakt etter nye &#229; bedre teknologiske l&#248;sninger for morgendagens samferdsel. Dette er hvordan det har v&#230;rt &#229; oppleve og v&#230;re deltager i NTNU sitt fjerde bidrag til Shell Eco-marathon. Motivasjonen for prosjektet har med andre ord v&#230;rt stor.Arkitekturen og mange av modulene som ble brukt i kontrollsystemet i 2011-versjonen av DNV Fuel Fighter, ble arvet fra 2010-versjonen. Det ble i 2010 lagt ned et solid stykke arbeid i lage et modulbasert og fleksibelt kontrollsystem til bilen. Det lot seg derfor gj&#248;re &#229; kombinere en videreutvikling av noen av fjor&#229;rets l&#248;sninger, med ogs&#229; &#229; introdusere helt ny funksjonalitet. Hver modul sin videre inndeling i en spesialmodul, og en universalmodul som er lik for alle nodene i det CAN-baserte nettverket har fortsatt fungert utmerket.Av de nyvinningene som faller inn under denne rapporten, nevnes f&#248;rst og fremst arbeidet med utvikling av et hybridsystem for &#229; kunne bruke en modul av superkondensatore til &#229; &#248;ke energiutnyttelsen i den elektriske delen av framdriftssystemet. Det er da f&#248;rst og fremst muligheten til &#229; kunne tilbakef&#248;re noe av bevegelsesenergien fra bilen til kondensatorene under nedbremsing med elektromotoren, som har v&#230;rt det viktigste form&#229;let. Slik kan energien s&#229; lagres til videre bruk under p&#229;f&#248;lgende akselerasjon. Dette systemet er b&#229;de simulert og produsert, men ble dessverre ikke tatt i bruk under faktiske konkurransen. For senere studenter ligger det flere muligheter her til &#229; f&#229; tatt dette systemet ordentlig i bruk.Videre nevnes det hardware-endringer for &#229; bedre kontrollen over vifta som s&#248;rger for luftgjennomstr&#248;mning i den hydrogenbaserte brenselcella. Dette ga bedre kontroll over arbeidstemperaturen i cella. I tillegg en ny modul for &#229; sikre gode m&#229;linger av flere viktige tilstander i systemet lagt til. Det medf&#248;rte at det for f&#248;rste gang ble gjennomf&#248;rt m&#229;linger av str&#248;mmen i koblingene mellom brenselcelle og motorkontroller.&#197;rets st&#248;rste utfordring har imidlertid v&#230;rt motoren. Uforutsette svakheter i designet av motoren, f&#248;rte til store problemer &#229; komme opp i store nok hastigheter. &#197;rsaken var at en for h&#248;y tilbakeindusert spenning fra motoren gjorde at spenningsniv&#229;et som var tilgjengelig fra brenselcella ikke strakk til n&#229;r turtallet vokste. Dette problemet ble ikke beskrevet i noen rapport fra 2010. I samarbeid med SmartMotor, som en av flere viktige partnere for prosjektet, fikk selv denne utfordringen en l&#248;sning. Denne l&#248;sningen innebar &#229; &#248;ke luftgapet i motoren slik at koblingen mellom permanentmagnetene og statorviklingene ble svakere. Dette er imidlertid en l&#248;sning som kompromiterer virkningsgraden i motoren. Hvor mye redusert virkningsgrad denne tilpasningen f&#248;rte til ble aldri fors&#248;kt m&#229;lt. Ved en eventuell gjenbruk av motoren, m&#229; dette problemet f&#229; en permanent l&#248;sning.Som kronen p&#229; verket ble laget til slutt bel&#248;nnet med to gjeve priser etter et godt gjennomf&#248;rt l&#248;p p&#229; konkurransens siste dag. Det ble andreplass i klassen, og pris for beste medieh&#229;ndtering.

碩士 / 國立交通大學 / 控制工程系 / 84 /

International Telemetering Conference Proceedings / October 17-20, 1988 / Riviera Hotel, Las Vegas, Nevada / The Multi-Vehicle Metric & Telemetry System (MMTS) is a complete range system which performs real-time tracking, command destruct, and telemetry processing functions for support of range safety and the test and evaluation of airborne vehicles. As currently configured, the MMTS consists of five hardware and software subsystems with the capability to receive, process, and display tracking data from up to ten range sensors and telemetry data from two instrumented vehicles. During a range operation, the MMTS is employed to collect, process, and display tracking and telemetry data. The instrumentation sites designated for operational support acquire tracking and telemetered data and transmit these data to the MMTS. The raw data is then identified, formatted, time tagged, recorded, processed, and routed for display to mission control and telemetry display areas. Additionally, processed tracking data is transmitted back to instrumentation sites as an aid to acquire or maintain vehicle track. The mission control area consists of a control and status console, high resolution color graphics stations, and large screen displays. As the mission controller observes mission progress on the graphics stations operational decisions can be made and invoked by activation of the appropriate console controls. Visual alarms provided my MMTS will alert mission control personnel of hazardous conditions posed by any tracked vehicle. Manual action can then be taken to activate transmission of the MMTS vehicle destruct signal. The telemetry display area consists of ten fully-functional, PC compatible computers which are switchable to either of two telemetry front end processors. Each PC can be independently set up by telemetry analysts to display data of interest. A total of thirty data pages per PC can be defined and any defined data page can be activated during a mission. A unique feature of the MMTS is that telemetry data can be combined with tracking data for use by the range safety functions.

Autonomous vehicles are a rapidly growing field and will play an important role in future society. The introduction of autonomous machines in the quarry environment increases safety in the hazardous working conditions and reduces the risk of accidents caused by human error. By making the machine electric and autonomous it will also improve the fuel efficiency and reduces carbon emission. The results of this thesis are developed within the electric site project which is lead by Volvo Construction Equipment in Eskilstuna, Sweden. The goal is to transform the quarry and aggregates with the help of the introduction of electric hybrid autonomous machines which is predicted to result in reduced carbon emission by up to 95% .This thesis address the problem of path planning noisy curvatures of the paths that are calculated using coordinates recorded from a manual driven vehicle. This makes the control algorithm for the autonomous vehicle hard to implement. The purpose in this thesis is to develop a procedure to describe paths and smooth those so the curvature becomes smooth and drivable for an autonomous load carrier. To smooth the paths, we use the concept of clothoids which are curves with linear varying curvature. Clothoids are widely used in road design because of its smoothness properties. We solve the smoothing problem by formulating it as an optimization problem where we minimize the number of clothoid segments to avoid unnecessary noisy curvature variations. The results are successful and we are able to produce feasible paths for two test tracks Volvo Construction Equipment uses. We also create a Graphical User Interface in MATLAB to facilitate the creation of the clothoid-based paths from recorded GPS coordinates / Autonoma fordon är ett område som har fått mycket uppmärksamhet inom forskningen och kommer ha en viktig roll i samhället i framtiden. Introduktionen av självkörande fordon i öppna gruvmiljöer ökar säkerheten för personer som jobbar i dessa kritiska områden och reducerar olyckor från mänskliga misstag. Genom att låta maskinerna vara elektriskt drivna kommer också effektivisera bränsle användningen och minska koldioxidutsläppen. Resultaten som har tagits fram i denna uppsats är i samarbete med Volvo Construction Equipment i Eskilstuna, Sverige inom projektet Electric Site. Målet är att transformera den öppna gruvindustrin som använder dieselfordon till att använda självkörande och elektriska fordon vilket ska kunna reducera koldioxidutsläppen med upp till 95 %. I uppsatsen tar vi upp problemet med banplanering av brusig kurvatur från banor som är inspelade från en GPS på en manuell körande bil. Syfte med denna uppsats är att utveckla ett system som kan beskriva banor och släta upp dessa sådan att kurvaturen blir mjuka och autonomt körbara för en lastare. För att släta ut banorna använder vi klotoider, som är kurvor med linj ärt varierande kurvatur längs kurvan. Klotoider är ett välanvänt koncept inom vägdesign på grund av mjuka kurvaturegenskaper. Vi löser utslätningsproblemet genom att formulera det som ett optimeringsproblem där vi minimerar antalet klotoidsegment för att undvika onödiga kurvaturvariationer i form av brus. Resultaten är framgångsrika och vi lyckas skapa körbara banor för två testbanor som Volvo Construction Equipment använder. Vi skapar också ett grafiskt användergränssnitt i MATLAB för att underlätta användare att skapa klotoidbaserade banor från GPS-koordinater som spelats in.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή στοχεύει στην μελέτη και ανάλυση μεταβλητών συστημάτων με απώτερο σκοπό την ανάπτυξη αλγορίθμων στο χώρο της αναγνώρισης συστημάτων, πρόβλεψης εξόδου αυτών, και δημιουργίας προσαρμοστικών ελεγκτών που θα επιδεικνύουν σθεναρότητα απέναντι στις μεταβολές των υπό μελέτη συστημάτων. Η μεταβολή στα συστήματα αυτά προκύπτει κυρίως από την εισαγωγή τυχαίων χρονικών καθυστερήσεων στην είσοδο και στην έξοδο αυτών. Οι καθυστερήσεις αυτές, είναι δυνατόν να είναι σταθερές ή μεταβαλλόμενες, γνωστές ή άγνωστες, ντετερμινιστικές ή στοχαστικές. Σαν τελικό αποτέλεσμα οι εισαγόμενες χρονοκαθυστερήσεις είναι δυνατόν να αλλάξουν την συμπεριφορά του συστήματος οδηγώντας αυτό στην αστάθεια. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή προτείνονται μέθοδοι μοντελοποίησης αυτών των χρονοκαθυστερήσεων σε συνδυασμό με τους αλγορίθμους αναγνώρισης και πρόβλεψης εξόδου συστημάτων υποκείμενων σε αυτές τις χρονικές καθυστερήσεις. Επιπροσθέτως παρατίθενται πρότυπες και κατάλληλα διαμορφωμένες δομές προσαρμοστικού ελέγχου και μελέτης της ευστάθειας αυτών των συστημάτων. / The aim of this dissertation is the study and analysis of varying systems, as also the development of algorithms in the field of: a) system identification, b) system prediction, and c) adaptive control that will be able to be robust to the variations of the systems under study. These variations in these systems are induced mainly from the insertion of time delays in the input and output of those systems. These delays can be constant, or varying, known or unknown, deterministic or stochastic. As a final result these time delays can alter the behavior and the performance of the system while driving it to instability. In this dissertation new algorithms are proposed for the modeling of these time delays in conjunction with the algorithms for the identification and output prediction of systems with time delays. Additionally new algorithms of adaptive control and stability analysis of the controlled systems are proposed.

Lic.-avh. (sammanfattning) Stockholm : Kungliga Tekniska högskolan, 2006.

<p>Direkt viktoptimering (Direct Weight Optimization, DWO) är en ickeparamterisk systemidentifieringsmetod. DWO bygger på att man skattar ett funktionsvärde i en viss punkt genom en viktad summa av mätvärden, där vikterna optimeras fram. Det faktum att DWO har en inparameter som man måste veta i förväg leder till att man på något sätt vill skatta denna inparameter. Det finns många sätt man kan göra denna skattning på men det centrala i denna uppsats är att skatta inparametern lokalt. Fördelen med detta är att metoden anpassar sig om till exempel systemet ändrar beteende från att variera långsamt till att variera snabbare. Denna typ av metoder brukar kallas adaptiva metoder.Det finns flera metoder för att skatta en inparameter lokalt och anpassningen till DWO är redan klar för ett fåtal som lämpar sig bra. Det är dock inte undersökt vilken av dessa metoder som ger det bästa resultatet för just DWO. Syftet med denna uppsats är alltså att ta reda på hur man lokalt kan skatta en inparameter till DWO på bästa sätt och om DWO är en bra grund att basera en adaptiv metod på.Det har visat sig att DWO kanske är för känslig för en lokalt vald inparameter för att vara en bra grund att basera en adaptiv metod på. Däremot utmärker sig en av metoderna för att skatta inparametern genom att vara mycket bättre än de andra metoderna när den kanske inte borde vara det. Varför den är så bra kan vara ett bra ämne för vidare forskning.</p> / <p>Direct Weight Optimization (DWO) is a nonparametric system identification meth\-od. In DWO the value of a function in a certain point is estimated by a weighted sum of measured values. The weights are obtained as a solution to a convex optimization problem. DWO has a design parameter which has to be chosen or estimated a priori. There are many ways to estimate this parameter. The main focus of this thesis is to estimate this parameter locally. The advantage of estimating the parameter locally is that the estimate will adapt if the system changes behavior from slowly varying to rapidly varying. Estimation methods of this type are usually called adaptive estimation methods.There are a number of adaptive estimation methods and the adaptation of some of these methods to DWO has already been done. There are however no evaluation studies done. The goal with this thesis is therefore to find out how to estimate the parameter in DWO in the best way and to find out whether DWO is a good base for an adaptive method.It turned out that DWO might be too sensitive to local changes in the design parameter to be a good base for an adaptive method. However, one of the adaptive estimation methods stands out from the rest because it is much better than the other methods when it, perhaps, should not. Why this method is good might be a good subject for further research.</p>