BEVs are a critical pathway towards achieving energy independence and meeting greenhouse and pollutant gas reduction goals in the current and future transportation sector [1]. Automotive manufacturers are increasingly investing in the refinement of electric vehicles as they are becoming an increasingly popular response to the global need for reduced transportation emissions. Therefore, there is a desire to extract the most fuel economy from a vehicle as possible. Some areas that manufacturers spend much effort on include minimizing the vehicle’s mass, body drag coefficient, and drag within the powertrain. When these values are defined or unchangeable, interest is driven to other areas such as investigating the control strategy of the powertrain. If two or more electric motors are present in an electric vehicle, Torque Vectoring (TV) strategies are an option to further increase the fuel economy of electric vehicles. Most of the torque vectoring strategies in literature focus exclusively on enhancing the vehicle stability and dynamics with few approaches that consider efficiency or energy consumption. The limited research on TV that addresses system efficiency have been done on a small number of vehicle architectures, such as four independent motors, and are distributing torque front/rear instead of left/right which would not induce any yaw moment. The proposed research aims to address these deficiencies in the current literature. First, by implementing an efficiency-optimized TV strategy for a rear-wheel drive, dual-motor vehicle under straight-line driving as would be experienced in during the EPA drive cycle tests. Second, by characterizing the yaw moment and implementing strategies to mitigate any undesired yaw motion. The application of the proposed research directly impacts dual-motor architectures in a way that improves overall efficiency which also drives an increase in fuel economy. Increased fuel economy increases the range of electric vehicles and reduces the energy demand from an electrical source that may be of non-renewable origin such as coal.

The continuously increasing demand for connecting electric grids with remote renewable energy sources such as wind power and photovoltaic cells has rekindled interest in high voltage direct current (HVDC) multi-terminal networks. Although HVDC networks have numerous benefits, their adoption relies entirely on the availability of HVDC circuit breakers which, compared to traditional alternating current circuit breakers, have to operate in a time frame of milliseconds. This thesis deals with the design of ultra-fast electro-mechanical actuators based on the so-called Thomson coil (TC) actuator. The simulation of a (TC) actuator constitutes a multi-physical problem where electromagnetic, thermal, and mechanical aspects must be considered. Moreover, it is complex since all those variables are co-dependent and have to be solved for simultaneously. As a result, a multi-physics simulation model that can predict the behavior and performance of such actuators with a high degree of accuracy was developed. Furthermore, other actuator concepts were also investigated and modeled in light of searching for a drive with a superior efficiency. The theory behind the force generation principles of two different types of ultra-fast electromechanical actuators, the TC and the double sided coil (DSC), were compared by the use of static, frequency, and comprehensive transient multi-physics finite element simulation models. Although, simulation models serve as a powerful tool for modeling and designing such state of the art actuators, without validation, they are weak and prone to errors since they rely on approximations and simplifications that might not always hold. Therefore, a prototype was built in the laboratory and the model was validated experimentally. Finally, it is important to note that the drives in this thesis are intended to actuate metallic contacts. As such, their behavior and performance upon mechanical loading was studied. Furthermore, some scaling techniques were applied to boost their performance and efficiency. / <p>QC 20130422</p>

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This research outlines the development of evaluating safety measures for bicycle traffic using state-of-the-art technology, which was started since 2020 as a four-year project. The project is funded by the Commission on Advanced Road Technology in the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism(MLIT). While Japan has a high bicycle modal share of 12% (2010), bicycle-related fatalities are relatively high among other countries in the IRTAD database (2019). Under these circumstances, since 2007, various measures for bicycle traffic measures have been implemented to improve the safe bicycle traffic environment, including the revision of the Road Traffic Act and the formulation of a national plan to promote bicycle use. However, serious accidents involving bicycles are remained in some specific cases. According to the government's traffic accident analysis results (2019), right-hook crash at signalized intersections are one of the most serious types of collision involving bicycles, along with accidents at unsignalized intersections involving vehicles turning left, rear-end collisions, and single vehicle accidents due to off-road deviation. In particular, proactive safety measures are required at signalized intersections along arterial roads, where electric personal mobility vehicles traveling at speeds of up to 20 km/h are expected to share with bicycles in the future. In order to evaluate safety measures for bicycle-vehicle crashes, this project set the following goals. 1) Identify factors influencing near-miss incidents and collisions through analysis of drive recorder data and accident statistical data. 2) Detailed analysis of traffic conditions from the cyclist's perspective using a probe bicycle equipped with a LiDAR sensor. 3) Development of an experimental environment using a connected simulator for evaluation of cooperative driving behavior. 4) Clarification of experimental conditions to evaluate different scenarios and conditions with and without intervention. 5) Proposal of effective interventions to improve crash cases based on experiments.

The aim of this literature study is to examine what motivates students to read in school in hopes that we as future teachers can positively affect students' pleasure for reading. In the first part of our study we account for previous research and the curriculum. We collected empirical material through the database ERIC, using our keywords. The findings show that there are a number of ways to stimulate children's reading motivation. This includes the importance of children's self-efficacy, their autonomous reading and that the teacher tries to create good relationships in their classroom and take their students' interests into consideration and reading aloud to the students. However, we found that there is a lack of research regarding reading motivation in primary school, and we hope that with this study, other teachers can find inspiration for both their teaching, as well as for future research. / Litteraturstudien syftar till att försöka konkretisera hur motivation skapas hos elever när det kommer till läsning i skolan för att vi sedan i vårt kommande yrkesliv ska kunna uppmuntra eleverna att finna glädjen med läsning. I första delen av arbetet redovisas vad nuvarande styrdokument samt tidigare forskning visar kring vårt område. Med hjälp av våra nyckelord skapades en söksträng som gav oss möjligheten att hitta relevant material. Metoden för att finna empiriskt material samlades in via databasen ERIC och analyserades därefter. Vår litteraturstudie resulterade i en rad olika faktorer som har visat sig gynna elever i deras läsmotivation, så som elevernas kontroll över sin läsning, relationerna läraren bygger upp i klassrummet, högläsning samt att elevernas intresse tas i beaktning i val av texter. Vi anser att det finns för lite forskning om läsmotivation i förskoleklassen och upp till årskurs tre och vidare forskning kan bedrivas genom att undersöka de tidiga årskurserna i grundskolan. Vi hoppas att med den här litteraturstudien kunna bidra med inspiration till andra lärare.

Progressing constraints on green house gas emissions lead to a sustainability trend,which greatly a↵ects the transport sector. Nowadays, companies show increasing interest indeveloping sustainable solutions.This thesis has been started thanks to a project given by Sj¨or¨addningss¨allskapet, themost relevant association that performs sea rescue operations in Swedish waters.Sj¨or¨addningss¨allskapet would like to explore the possibility of making their rescue boat fleetentirely carbon-free, hence more sustainable.What may provide a suitable solution is an electric drive train with hybrid energy storage,composed by a battery pack and a fuel cell stack. The research question is whether it wouldbe feasible to combine fuel cell stacks and battery packs to provide power to a fast smallboat.From a sketch of a rescue boat, the drive train design for such boat is studied in itsintegrity, from the water jet pump to the battery and fuel cell systems.The required power has been calculated empirically, using data from online tests on waterjet boats. Di↵erent tests have been considered, resulting in a mean power curve and a meanconsumption curve and allowing comparison between the hybrid electric drive train withan internal combustion engine drive train.Three profiles of speed, power and consumption have been assumed for the calculation ofthe required energy and hence rate the energy storage system. A design has been proposedin terms of fuel cell capacity and battery capacity.The propulsion unit, composed by the electric machine and water jet, has been studied,focusing on di↵erent electric drive technologies. Few conclusions on both the weight andsustainability requirements are discussed.A sustainability analysis is carried out in terms of CO2 emissions, through a life cycleassessment accounting for the environmental impact of the system during the whole lifecycle, from cradle to grave. / Ökande begränsningar för utsläpp av växthusgaser leder till en hållbarhetsutveckling, vilket påverkar transportsektorn kraftigt. Nuförtiden visar företag ett ökande intresse för att utveckla hållbara lösningar.‌Denna avhandling har startats tack vare ett projekt som ges av Sjöräddningssällskapet, den viktigaste föreningen som utför havsräddningsinsatser i svenska vatten.Sjöräddningssällskapet vill undersöka möjligheten att göra deras räddningsbåtflotta helt emissionfri, och därmed mer hållbar.Det som kan ge en lämplig lösning är ett elektriskt drivsystem med hybrid energilagring, sammansatt av ett batteripaket och en bränslecell-stapel. Forskningsfrågan är om det skulle vara möjligt att kombinera bränslecellstaplar och batteripaket för att driva en snabb liten båt.Från en skiss av en räddningsbåt studeras designen för en sådan båt i dess integritet, från vattenstrålpumpen till batteri och bränslecellsystem.Den erforderliga kraften har beräknats empiriskt med hjälp av data från onlinetest av vattenstrålbåtar. Olika tester har beaktats, vilket resulterar i en genomsnittlig e↵ektkurva och en genomsnittlig förbrukningskurva och möjliggör en jämförelse mellan det hybridelektriska drivsystemet med ett förbränningsmotordrivsystem.Tre profiler av hastighet, e↵ekt och förbrukning har antagits för beräkning av den erforderliga energin och därmed för energilagringssystemet. En design har föreslagits vad gäller bränslecellkapacitet och batterikapacitet.Framdrivningsenheten, sammansatt av den elektriska maskinen och vattenstrålen, har studerats med fokus på olika elektriska drivtekniker. Några slutsatser om både vikten och hållbarhetskraven diskuteras.En hållbarhetsanalys utförs med avseende på koldioxidutsläpp genom en livscykelbedömningsom redovisar systemets miljöpåverkan under hela livscykeln, från vagga till grav.

The field of autonomous robots have been explored more and more over the last decade. The combination of machine learning advances and increases in computational power have created possibilities to explore the usage of machine learning models on edge devices. The usage of object detection on edge devices is bottlenecked by the edge devices' limited computational power and they therefore have constraints when compared to the usage of machine learning models on other devices. This project explored the possibility to use real time object detection on a Raspberry Pi as input in different control systems. The Raspberry with the help of a coral USB accelerator was able to find a specified object and drive to it, and it did so successfully with all the control systems tested. As the robot was able to navigate to the specified object with all control systems, the possibility of using real time object detection in faster paced situations can be explored. / Ämnet autonoma robotar har blivit mer och mer undersökt under de senaste årtiondet. Kombinationen av maskin inlärnings förbättringar och ökade beräknings möjligheter hos datorer och chip har gjort det möjligt att undersöka användningen av maskin inlärningsmodeller på edge enheter. Användandet av bildigenkänning på edge enheter är begränsad av edge enheten begränsade datorkraft, och har därför mer begränsningar i jämförelse med om man använder bildigenkänning på en annan typ av enhet. Det här projektet har undersökt möjligheten att använda bildigenkänning i realtid som input för kontrollsystem på en Raspberry Pi. Raspberry Pien med hjälp av en Coral USB accelerator lyckades att lokalisera och köra till ett specificerat objekt, Raspberryn gjorde detta med alla kontrollsystem som testades på den. Eftersom roboten lyckades med detta, så öppnas möjligheten att använda bildigenkänning på edge enheter i snabbare situationer.

Aus einkristallinem Silizium gefertigte Mikroscanner werden zunehmend in Anwendungen zur Bildprojektion, Entfernungssensorik, Spektroskopie und gezielten Strahlführung von Lasern eingesetzt, denn sie ermöglichen die Miniaturisierung und Massenfertigung optischer Systeme. Durch die statische Strahlpositionierung und zum linearen Rasterscannen in einem breiten Frequenzbereich von Null bis mehrere hundert Hertz eröffnen sogenannte quasi-statische Mikroscanner im Vergleich zu bisherigen resonant schwingenden Mikroscannern ein deutlich breiteres und flexibleres Anwendungsspektrum. Jedoch wird die Bewegung aufgrund der extrem geringen Dämpfung des Systems mit Eigenschwingungen überlagert. Daher ist die Steuerung und Regelung eine notwendige Voraussetzung für die hochdynamische und präzise Strahlführung mit quasi-statischen Mikroscannern. In dieser Arbeit werden verschiedene Steuerungs- und Regelungskonzepte für quasi-statische Mikroscanner mit elektrostatischem Kammantrieb entworfen und auf einem Echtzeitsystem mit optischer Rückführung experimentell verifiziert. Das nichtlineare mechatronische Modell wird vollständig parametrisiert und geeignete Trajektorien mit Ruckbegrenzung werden hergeleitet. Schließlich werden die Regelung des Mikroscanners mit einem Mikrocontroller durch die im Chip integrierte piezoresistive Positi-nssensorik validiert und ein 2D-Rasterscan realisiert. Als Ergebnis werden Folgerungen für den Systementwurf von quasi-statischen Mikroscannern abgeleitet.:Kurzfassung Abstract Inhaltsverzeichnis Abbildungs- und Tabellenverzeichnis Abkürzungs- und Symbolverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Anwendungsgebiete 1.2 Antriebsprinzipien für Mikroscanner 1.3 Quasi-statische Mikroscanner des Fraunhofer IPMS 1.4 Mechatronische Modellbildung 1.4.1 Elektrostatischer Elementarwandler 1.4.2 Mechanische Beschaltung 1.4.3 Impedanzrückkopplung 2 Stand der Technik und eigene Beiträge 2.1 Steuerungs- und regelungstechnische Aspekte 2.1.1 Steuerung 2.1.2 Regelung 2.2 Präzisierung der Aufgabenstellung 2.3 Problemstellungen und eigene Beiträge 3 Modellbildung 3.1 Physikalische Modellbildung 3.1.1 Elektrisches Teilsystem 3.1.2 Mechanisches Teilsystem 3.1.3 Mechatronischer Wandler 3.2 Regelungstechnische Modellbildung 3.2.1 Kleinsignalmodell 3.2.2 Zustandsraummodell und Flachheit 3.3 Experimentelle Modellbildung 3.3.1 Bestimmung der Federsteifigkeit und der Dämpfung 3.3.2 Bestimmung der Kapazitätskennlinien 3.4 Schlussfolgerungen 4 Trajektorienentwurf 4.1 Anforderungen 4.1.1 FOURIER-Zerlegung von Dreieck- und Sägezahnfunktion 4.1.2 Überlagerung mit der Streckendynamik 4.2 Ruckbegrenzung 4.2.1 Stufentrajektorie 4.2.2 Dreieck- und Sägezahntrajektorien 4.3 Entwurf mit Regelreserve 4.3.1 Aktuationsbereich 4.3.2 Regelreserve 4.4 Schlussfolgerungen 5 Steuerungs- und Regelungsentwurf 5.1 Steuerung 5.1.1 Statische Steuerung 5.1.2 Vorfilter 5.1.3 Flachheitsbasierte Vorsteuerung 5.1.4 Simulationsergebnisse 5.1.5 Fazit 5.2 Vorauswahl geeigneter Regelungsalgorithmen 5.3 Lineare Regelung 5.3.1 Robuster PID-Regler 5.3.2 Gain-Scheduling-Regler 5.4 Nichtlineare Regelung 5.4.1 Flachheitsbasierte Regelung 5.4.2 Gleitzustandsregelung 5.4.3 Beobachterentwurf 5.4.4 Flachheitsbasierte Vorsteuerung mit Ausgangsstabilisierung 5.4.5 Fazit 5.5 Repetitive Regelung 5.5.1 Dimensionierung des Stabilitätsfilters 5.5.2 Dimensionierung des Lernfilters 5.5.3 Entwurf im linearen und nichtlinearen Regelkreis 5.6 Simulative Verifikation der Regelungsalgorithmen 5.6.1 Simulationsmodell 5.6.2 Simulationsergebnisse 5.6.3 Reglerparametrierung 5.6.4 Regelfrequenzvariation 5.6.5 Variation der Modellparameter 5.6.6 Einfluss von Messrauschen 5.7 Schlussfolgerungen 6 Experimentelle Systemverifikation und Diskussion 6.1 Messaufbau mit Echtzeitsystem 6.1.1 Messaufbau 6.1.2 Echtzeitsystem 6.1.3 Auswertung des optischen Positionsdetektors 6.2 Experimentelle Ergebnisse mit Echtzeitsystem 6.2.1 Fehlerdefinition 6.2.2 Modellverifikation 6.2.3 Ergebnisse der Steuerungsverfahren 6.2.4 Ergebnisse der Regelungsverfahren 6.3 Regelung mit Mikrocontroller 6.3.1 Mikrocontroller und Treiberelektronik 6.3.2 Integrierte piezoresistive Positionssensorik 6.3.3 Regelungsergebnisse mit Mikrocontroller 6.4 Zusammenfassende Diskussion der Ergebnisse 7 Folgerungen für den Systementwurf 7.1 Entwurfsraum 7.1.1 Dynamische Deformation 7.1.2 Stabilitätsspannung 7.1.3 Trajektorienentwurfsraum 7.2 Einsatz der Steuerung und Regelung 7.3 Varianten der Kammanordnung 8 Zusammenfassung 8.1 Erreichte Ziele 8.2 Ausblick 8.3 Abschlussfazit Literaturverzeichnis Publikationen Anhang A Modellbildung und Simulation A.1 Elemente der strukturierten Analyse A.2 Grundlagen der Elektrostatik A.3 Ausführlicher Lagrange-Formalismus A.3.1 Q-Koordinaten A.3.2 PSI-Koordinaten A.4 Kapazitätskennlinien A.5 Impedanzrückkopplung A.6 Mikroscannerparameter A.7 Regelparameter der Simulation A.8 Stabilitätsnachweis der flachheitsbasierter Vorsteuerung mit Ausgangsstabilisierung Anhang B Experimentelle Verifikation B.1 Regelparameter der Messung B.2 Spannungs- und Winkelbeschleunigungsverläufe B.3 Ergebnisse der repetitiven Regelung mit Sägezahntrajektorie B.4 Impedanzmessung der Kammkapazitäten B.5 Geräteliste Thesen / Monocrystalline silicon microscanners are increasingly used in applications for image projection, distance sensors, spectroscopy and laser beam control, because they allow the miniaturization and mass production of optical systems. With static beam positioning and linear raster scanning abilities in a wide range of zero to several hundred hertz the so-called quasi-static microscanners offer a much broader and more flexible range of applications compared to common resonantly oscillating microscanners. However, the movement is superimposed with natural oscillations due to the extremely low system damping. Therefore, an open-loop and closed-loop control is necessary for highly dynamic and accurate beam control with quasi-static microscanners. In this thesis different concepts for open-loop and closed-loop control of quasi-static microscanners with electrostatic comb drives are designed and verified experimentally on a real-time system with optical feedback. The nonlinear mechatronic model becomes completely parameterized and suitable trajectories with jerk limitation are derived. The control of the microscanner on a microcontroller with feedback by the on-chip inte-rated piezoresistive position sensors is validated realizing a 2D raster scan. As a result, conclusions for the system design are derived for quasi-static microscanners.:Kurzfassung Abstract Inhaltsverzeichnis Abbildungs- und Tabellenverzeichnis Abkürzungs- und Symbolverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Anwendungsgebiete 1.2 Antriebsprinzipien für Mikroscanner 1.3 Quasi-statische Mikroscanner des Fraunhofer IPMS 1.4 Mechatronische Modellbildung 1.4.1 Elektrostatischer Elementarwandler 1.4.2 Mechanische Beschaltung 1.4.3 Impedanzrückkopplung 2 Stand der Technik und eigene Beiträge 2.1 Steuerungs- und regelungstechnische Aspekte 2.1.1 Steuerung 2.1.2 Regelung 2.2 Präzisierung der Aufgabenstellung 2.3 Problemstellungen und eigene Beiträge 3 Modellbildung 3.1 Physikalische Modellbildung 3.1.1 Elektrisches Teilsystem 3.1.2 Mechanisches Teilsystem 3.1.3 Mechatronischer Wandler 3.2 Regelungstechnische Modellbildung 3.2.1 Kleinsignalmodell 3.2.2 Zustandsraummodell und Flachheit 3.3 Experimentelle Modellbildung 3.3.1 Bestimmung der Federsteifigkeit und der Dämpfung 3.3.2 Bestimmung der Kapazitätskennlinien 3.4 Schlussfolgerungen 4 Trajektorienentwurf 4.1 Anforderungen 4.1.1 FOURIER-Zerlegung von Dreieck- und Sägezahnfunktion 4.1.2 Überlagerung mit der Streckendynamik 4.2 Ruckbegrenzung 4.2.1 Stufentrajektorie 4.2.2 Dreieck- und Sägezahntrajektorien 4.3 Entwurf mit Regelreserve 4.3.1 Aktuationsbereich 4.3.2 Regelreserve 4.4 Schlussfolgerungen 5 Steuerungs- und Regelungsentwurf 5.1 Steuerung 5.1.1 Statische Steuerung 5.1.2 Vorfilter 5.1.3 Flachheitsbasierte Vorsteuerung 5.1.4 Simulationsergebnisse 5.1.5 Fazit 5.2 Vorauswahl geeigneter Regelungsalgorithmen 5.3 Lineare Regelung 5.3.1 Robuster PID-Regler 5.3.2 Gain-Scheduling-Regler 5.4 Nichtlineare Regelung 5.4.1 Flachheitsbasierte Regelung 5.4.2 Gleitzustandsregelung 5.4.3 Beobachterentwurf 5.4.4 Flachheitsbasierte Vorsteuerung mit Ausgangsstabilisierung 5.4.5 Fazit 5.5 Repetitive Regelung 5.5.1 Dimensionierung des Stabilitätsfilters 5.5.2 Dimensionierung des Lernfilters 5.5.3 Entwurf im linearen und nichtlinearen Regelkreis 5.6 Simulative Verifikation der Regelungsalgorithmen 5.6.1 Simulationsmodell 5.6.2 Simulationsergebnisse 5.6.3 Reglerparametrierung 5.6.4 Regelfrequenzvariation 5.6.5 Variation der Modellparameter 5.6.6 Einfluss von Messrauschen 5.7 Schlussfolgerungen 6 Experimentelle Systemverifikation und Diskussion 6.1 Messaufbau mit Echtzeitsystem 6.1.1 Messaufbau 6.1.2 Echtzeitsystem 6.1.3 Auswertung des optischen Positionsdetektors 6.2 Experimentelle Ergebnisse mit Echtzeitsystem 6.2.1 Fehlerdefinition 6.2.2 Modellverifikation 6.2.3 Ergebnisse der Steuerungsverfahren 6.2.4 Ergebnisse der Regelungsverfahren 6.3 Regelung mit Mikrocontroller 6.3.1 Mikrocontroller und Treiberelektronik 6.3.2 Integrierte piezoresistive Positionssensorik 6.3.3 Regelungsergebnisse mit Mikrocontroller 6.4 Zusammenfassende Diskussion der Ergebnisse 7 Folgerungen für den Systementwurf 7.1 Entwurfsraum 7.1.1 Dynamische Deformation 7.1.2 Stabilitätsspannung 7.1.3 Trajektorienentwurfsraum 7.2 Einsatz der Steuerung und Regelung 7.3 Varianten der Kammanordnung 8 Zusammenfassung 8.1 Erreichte Ziele 8.2 Ausblick 8.3 Abschlussfazit Literaturverzeichnis Publikationen Anhang A Modellbildung und Simulation A.1 Elemente der strukturierten Analyse A.2 Grundlagen der Elektrostatik A.3 Ausführlicher Lagrange-Formalismus A.3.1 Q-Koordinaten A.3.2 PSI-Koordinaten A.4 Kapazitätskennlinien A.5 Impedanzrückkopplung A.6 Mikroscannerparameter A.7 Regelparameter der Simulation A.8 Stabilitätsnachweis der flachheitsbasierter Vorsteuerung mit Ausgangsstabilisierung Anhang B Experimentelle Verifikation B.1 Regelparameter der Messung B.2 Spannungs- und Winkelbeschleunigungsverläufe B.3 Ergebnisse der repetitiven Regelung mit Sägezahntrajektorie B.4 Impedanzmessung der Kammkapazitäten B.5 Geräteliste Thesen

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