Deep neural networks (DNN) have been widely demonstrated to be more powerful than their shallower counterparts in a variety of computer vision tasks and remote sensing applications. However, as many techniques are based on trial-and-error experiments as opposed to systematic evaluation, scientific evidence for the superiority of DNN needs more theoretical and experimental foundations. Recent work has shown that the neural network expressivity, measured by the number of linear regions, is independent of the network structure, suggesting that the success of deep neural networks is attributed to its ease of training. Inspired by this, this project aims to investigate novel approaches to train neural networks and obtain desired properties of the regional properties of linear regions. In particular, it highlights the regional structure of linear regions in different decision regions and seeks to initialize the network in a better position that makes it easier to have this regional structure. By counting the total number of linear regions in the input space, we validated that the shallow wider networks and the deep narrow networks share the same upper-bound expressivity in different synthetic datasets. We also discovered that the linear regions along the decision boundary are larger in shape and fewer in number, while being denser and fitted to the data manifold when close to the data. Our experiments indicate that the proposed initialization method can generate more linear regions at initialization, make the training converge faster, and finally generate linear regions that better fit the data manifold on synthetic data. On the EuroSAT satellite dataset, the proposed initialization method does not facilitate the convergence of ResNet-18, but achieves better performance with an average increase of 0.14% on accuracy compared to pre-trained weights and 0.19% compared to He uniform initialization. / Djupa neurala nätverk (Deep Neural Networks, DNN) har i stor utsträckning visat sig vara mer kraftfulla än sina grunda motsvarigheter i en mängd olika datorseendeuppgifter och fjärranalystillämpningar. Många tekniker är dock baserade på försök och misstag snarare än systematisk utvärdering, och vetenskapliga bevis för DNN:s överlägsenhet behöver mer teoretiska och experimentella grunder. Nyligen utförda arbeten har visat att det neurala nätverkets uttrycksförmåga, mätt som antalet linjära regioner, är oberoende av nätverksstrukturen, vilket tyder på att framgången för djupa neurala nätverk beror på att de är lätta att träna. Inspirerat av detta syftar detta projekt till att undersöka nya metoder för att träna neurala nätverk och få önskade egenskaper hos de regionala egenskaperna hos linjära regioner. I synnerhet belyser det den regionala strukturen hos linjära regioner i olika beslutsregioner och försöker initiera nätverket i ett bättre läge som gör det lättare att få denna regionala struktur. Genom att räkna det totala antalet linjära regioner i ingångsutrymmet validerade vi att de grunda bredare nätverken och de djupa smala nätverken har samma övre gräns för uttrycklighet i olika syntetiska dataset. Vi upptäckte också att de linjära regionerna längs beslutsgränsen är större till formen och färre till antalet, samtidigt som de är tätare och anpassade till datamångfalden när de ligger nära data. Våra experiment visar att den föreslagna initialiseringsmetoden kan generera fler linjära regioner vid initialiseringen, få träningen att konvergera snabbare och slutligen generera linjära regioner som bättre passar datamångfalden på syntetiska data. På EuroSAT-satellitdatamängden underlättar den föreslagna initialiseringsmetoden inte konvergensen för ResNet-18, men uppnår bättre prestanda med en genomsnittlig ökning av noggrannheten med 0,14% jämfört med förtränade vikter och 0,19% jämfört med He uniform initialisering.

Denna rapport ämnar undersöka de vanligast förekommande typerna av teknologier för vågkraftverk (eng. Wave Energy Converter, WEC) teknologier för att jämföra de olika konceptens förmåga att absorbera vågenergi. Koncept som undersöks är punktabsorbatorer och oscillerande vattenkolumner. I denna rapport används de vanligt använda engelska översättningarna point absorber och oscillating water column (OWC). Beräkningar görs för de olika koncepten i liknande vågförhållanden för att kunna jämföra den energi som kan utvinnas. I rapporten sker beräkningar under optimala vågförhållanden. Vågorna antas vara linjära och vågkraftverken antas vara i fas med vågens svängningsrörelse. Den vågdata som använts är uppmätt utanför Belmullet i Irland. Beräkningar görs på vågor med en signifikant våghöjd på 1,25 m och en periodtid på 7,5 s. Det görs även beräkningar på den största uppmätta förekommande vågen. I huvudsak används effektberäkningar enligt en modell som Kjell Budal. Syftet är att grafiskt och numeriskt jämföra den teoretiska och faktiska maxeffekt som kan utvinnas ur respektive våg. Resultatet från undersökningen visar att den största bidragande faktorn till en hög energiutvinning beror på bojens volym. Volymen måste anpassas för de vågförhållanden som finns där bojen ska placeras.Vid beräkningar av en OWC med tvärsnittsarea på 19 m2 visar det sig att den effekt som kan utvinnas av en luftkammare med tillhörande turbin är ungefär 10 kW, 1/30 av de 300kW som kan utvinnas av en point absorber. En OWC består dock sällan utav en ensam luftkammare utan ofta i en array med ett flertal luftkammare med separata turbiner för att öka effekten. / This report intends to examine the most common types of wave energy converter technologies to compare the different concepts' ability to absorb wave energy. Concepts being investigated are point absorbers and oscillating water columns (OWC). Calculations are made for the different concepts in the same wave conditions to be able to compare the energy that can be extracted. In the report, calculations are made under optimal wave conditions. The waves are assumed to be linear and the wave energy converter is assumed to be in phase with the oscillating motion of the wave. The wave data used is measured outside Belmullet in Ireland. Calculations are made on waves with a significant wave height of 1.25 m and a period time of 7.5 s. Calculations are also made on the largest measured wave present. In essence, power calculations are used according to a model developed by Kjell Budal and with the help of this be able to graphically and numerically compare the theoretical and actual maximum power that can be extracted from each scale. The results from the survey show that the largest contributing factor to high energy recovery is due to the volume of the buoy. The volume must be adapted to the wave conditions that exist where the buoy is to be placed.When calculating an OWC with a cross sectional area of 19 m2, it turns out that the power that can be extracted from an air chamber with an associated turbine is approximately 10 kW, 1/30 of the 300 kW that can be extracted by one point absorber. However, an OWC rarely consists of a single air chamber but often in a construction with several air chambers with separate turbines to increase the power.

En undersökning av estetiska projekt i skolmiljö. I undersökningen intervjuas en musiklärare, en förskoleklasslärare och en musikterapeut som representanter för olika yrkesgrupper som arbetar med estetiska projekt i skolmiljö. Studiens syfte är att undersöka vilka påverkansfaktorer och kvalitetskriterier som beskrivs i forskning eller av studiens informanter. Perspektivet är musikpedagogiskt men även estetiskt verksamhet med andra estetiska uttryck än musik undersöks och skillnader och likheter diskuteras. I analys och diskussionsdelarna används bl.a. Anne Bamfords och Tomas Saars forskning för att förklara och sätta in informanternas utsagor i ett större sammanhang.

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) are a group of toxic and persistent organic compounds. Their properties make them extremely resistant and they have been shown to have bioaccumulation and toxic properties in the environment and also to biomagnify in both aquatic and terrestrial food webs. This study has analysed different PFASs in African Darter (Anhinga rufa) eggs from five sites along Vaal River; Orange River, South Africa. Sixteen of 23 analysed PFASs were detected and quantified, and the homologue profiles were studied from all five sites. Total perfluorooctane sulfonic acid (PFOS) (all structural isomers) was the predominated compound of all PFASs, accounting for 88-98% for all sites, with a median concentration range of 58 ng/g ww to 2473 ng/g ww. The second highest concentration was found for perfluorodecanoic acid (PFDA) (1.9-42 ng/g ww), followed by perfluorononanoic acid (PFNA) (1.1-14 ng/g ww) and perfluorohexane sulfonate (PFHxS) (0.68-6.0 ng/g ww). The results showed significantly that the three up-stream sites (Welverdiend, Schoemansdrift and Orkney East) had similar patterns and that eggs from Schoemansdrift had the highest levels of PFASs. This may indicate the same source of origin for these three sites and that Schoemansdrift are closest to the contamination source. The three sites (Welverdiend, Schoemansdrift and Orkney East) with similar pattern is closest to Gauteng, which can be where the emission source is located, because it is an industrial area. Perfluoroalkyl carboxylic acids (PFCAs) and PFOS might originate from different sources and the source for PFCAs could be degradation of fluorotelomer-based precursors. Structural isomer profiles of PFOS showed similar results as the PFAS homologue patterns, which give further indication of the source of origin. The contribution of linear PFOS (L-PFOS) to the total amount of PFOS was between the range of 94 and 97%. Bloemhof had the highest concentration of branched isomers among all sites. The L-PFOS concentrations in Bloemhof were also significantly differ from Schoemansdrift. This indicate two different sources between Bloemhof and the three up-steam sites, or an effect of environmental fractionation.

Concrete buttress dams are the most common type of concrete dams for hydropower production in Sweden. Cracks have been observed in some of the them. However, only limited research has been made concerning the influence of these cracks on the structural dam safety. In conventional analytical stability calculations, a concrete dam is assumed to be a rigid body when its safety is verified. However, when cracks have been identified in a dam structure, the stability may be influenced and hence the information of cracks may need to be included in the stability calculations. The main aim of this project is to study how existing cracks and further propagation of these cracks, influence the structural dam safety. Another important topic was to study suitable methods to analyse a concrete dam to failure. In addition, a case study is performed in order to capture the real failure mode of a concrete buttress dam. The case study that has been studied is based on a previous project presented by Malm and Ansell (2011), where existing cracks were identified in a 40m high monolith, as a result from seasonal temperature variations. Two similar models are analysed where one model is defined with an irregular rock-concrete interface, and the other with a horizontal interface. Analyses have been performed on both an uncracked concrete dam but also for the case where information regarding existing cracks, from the previous project, have been included in order to evaluate the influence of cracks on the dam safety. The finite element method has been used as the main analysis tool, through the use of the commercially available software package Abaqus. The finite element models included nonlinear material behaviour and a loading approach for successively increasing forces called overloading, when performing progressive failure analyses. The results show that existing cracks and propagation of these resulted, in this case, in an increased structural safety of the studied dam. Furthermore, an internal failure mode is captured. The irregular rock-concrete interface has a favourable effect on a sliding failure and an unfavourable effect on an overturning failure, compared to the case with the horizontal interface. Based on the results, the structural safety and the failure mode of concrete buttress dams are influenced by existing cracks. Although an increased safety is obtained in this study, the results do not necessarily apply for other monoliths of similar type. It is thus important that existing cracks are considered in stability analyses of concrete buttress dams. / Lamelldammar är den vanligaste typen av betongdammar för vattenkraft produktion i Sverige. I vissa av dessa har sprickbildning observerats. Begränsad forskning har gjorts på hur dessa sprickor påverkar dammens säkerhet. I de vedertagna analytiska stabilitetsberäkningarna antas att betongdammar agerar som en stel kropp när man verifierar dess säkerhet. Befintliga sprickor i en damm kropp kan dock påverka dess stabilitet och kan därför behöva beaktas i stabilitetsberäkningarna. Huvudsyftet med detta projekt är att studera hur befintliga sprickor och dess propageringen påverkar dammsäkerheten. Ett annat viktigt syfte är att studera lämpliga metoder för att analysera en betongdamm till brott. Dessutom, genomförs en fallstudie i syfte att analysera ett verkligt brottförlopp av en lamelldamm. Fallstudien som utförs i detta projekt, baseras på ett tidigare projekt utfört av Malm and Ansell (2011), där befintliga sprickor identifierades i en monolit på 40m som ett resultat av temperaturvariationer. Två modeller med snarlik geometri har analyserats, där den ena är definierad med en med oregelbunden kontaktyta mellan berg och betong och den andra med en horisontell kontaktyta. Analyserna har utförts på dels en osprucken damm men även där information om befintliga sprickor från det tidigare projektet beaktas, i syfte att jämföra inverkan av sprickor på dammsäkerheten. Finita element metoden har använts som verktyg vid dessa analyser, genom det kommersiellt använda programmet Abaqus. De finita element modellerna inkluderar icke-linjära material egenskaper hos betong och armering samt baseras på en metod för successiv belastning, som kallas 'overloading', vid analys av brottförloppet. Resultatet visar att befintliga sprickor och propageringen av dessa i detta fall kan leda till ökad säkerhet hos den studerade dammen jämfört mot fallet utan beaktande av sprickbildning. Utöver detta fångas även ett inre brottmod. Den oregelbundna kontaktytan mellan betongen och berget har en gynnsam effekt vid ett glidbrott men en ogynnsam inverkan vid ett stjälpningsbrott, i jämförelse med fallet med en horisontell kontaktyta. Baserat på dessa resultat så påverkas dammens säkerhet och brottetförloppet hos lamelldammen utav befintliga sprickor. Även om en ökad säkerhet fås i denna studie är det inte säkert att detta stämmer för andra monoliter av samma slag. Dock är det viktigt att hänsyn tas till befintliga sprickor i stabilitets analyser av lamelldammar.

Articulated Funiculator is a new and innovative concept developed by Tyréns forachieving a more efficient vertical transportation with a higher space utilization.Having a variety of merits, i.e.: simple construction, direct electromagneticthrust propulsion, and high safety and reliability in contrast to rotary inductionmotor, linear induction motor (LIM) is considered to be one of the cases as thepropulsion system for Articulated Funiculator. The thesis is then carried outwith the purpose of determining the feasibility of this study case by designing theLIMs meeting some specific requirements. The detailed requirements include: aset of identical LIMs are required to jointly produce the thrust that is sufficientto vertically raise the moving system up to 2 m/s2; the size of the LIMs cannotexceed the specification of the funiculator; the maximum flux density in the airgap for each LIM is kept slightly below 0.6 T; no iron saturation of any part ofthe LIMs is allowed.In this thesis report, an introduction of LIM is firstly presented. Followingthe introduction, relevant literature has been reviewed for a strengthenedtheoretical fundamentals and a better understanding of LIM’s history and applications. A general classification of LIMs is subsequently introduced. In addtion,an analytical model of the single-sided linear induction motor (SLIM) has beenbuilt based on an approximate equivalent circuit, and the preliminary geometryof the SLIM is thereby obtained. In order to acquire a more comprehensiveunderstanding of the machine characteristics and a more precise SLIM design, atwo-dimensional finite element method (2D-FEM) analysis is performed initiallyaccording to the preliminary geometry. The results, unfortunately, turn out tobe iron severely saturated in the teeth and yoke, and a excessive maximumvalue of air-gap flux density. Specific to the problems, different parameters ofthe SLIM are marginally adjusted and a series of design scenarios are run inFlux2D for 8-pole and 6-pole SLIM. The comparisons between the results areconducted and the final solution is lastly chosen among them. / Articulated Funiculator är ett nytt och innovativt koncept som utvecklats av Tyréns för att möjilggöra en mer effektiv vertikal transport och bättre utnyttjautrymme. Tack vare fördelar såsom en enkel konstruktion, direkt elektromagnetiskdragkraftsframdrivning, samt hög säkerhet och tillförlitlighet i motsatstill roterande induktionsmotor, är en linjär induktionsmotor (LIM) aktuell somframdrivningssystem. Detta examensarbete är utfört med syfte att utforma enLIM för att uppfylla vissa specifika krav. De detaljerade kraven inkluderar: enuppsättning identiska LIM krävs för att gemensamt producera tillräcklig dragkraftför att vertikalt höja det rörliga systemet upp till 2 m/s2; storleken påLIM får inte överstiga specifikation; den maximala flödestätheten i luftgapet förvarje LIM hålls är begränsad till knappt 0.6 T; ingen järnmättnad av någon delav LIM är tillåtet. I denna rapport ges först en introduktion av LIM-konceptet. Efter introduktionenhar relevant litteratur granskats för att stärka teoretiska grundkunskapersamt ge en bättre belysning av historiken kring LIMs samt dess applikationer. Utöver detta har en analytisk modell av den ensidiga linjära induktionsmotorn(SLIM) byggts, baserat på en ungefärlig ekvivalent krets med vilket den preliminärageometrin för SLIM. För att erhålla en mer grundläggande förståelse avmaskinens egenskaper är en tvådimensionell analys med finita elementmetoden(2D-FEM) utförd, initialt med användande av en preliminär geometri erhållenmed hjälp av analytisk dimensionering. Resultaten från dessa simuleringar visadedock att järnet mättats kraftigt i både tänderna och oket och ett överdrivetstort maximivärde av luftgapets flödestäthet erhålls. Specifikt för applikationenjusteras olika parametrar och en rad driftscenarier körs i Flux2D för en 8-poligoch en 6-polig SLIM. En slutgiltig jämförelse mellan de olika maskindesignernapresenteras och den rekommenderade lösningen väljs slutligen.

The experimental studies performed on the behaviour of very thick concrete beams subjected to static loads have revealed that the shear mechanisms play an important role in the overall response and failure behaviour. The aim of this thesis is to recommend suitable design methods for thick concrete beams subjected to off-centre static concentrated load according Eurocode 2 by using non-linear finite element analysis (NLFEA). To achieve this task, Abaqus/Explicit has been used by employing constitutive material models to capture the material non-linearity and stiffness degradation of concrete. Concrete damaged plasticity model and perfect plasticity model has been used for concrete and steel respectively. Three dilation angles (30º, 38º and 45º) and fracture energy from FIB 1990 (76 N/m) and FIB 2010 (142 N/m) has been used to investigate their influence on the finite element model. The dilation angle of 38º and FIB 2010 fracture energy was adopted as the suitable choice that reasonably matched with the experimental results. In verifying and calibrating the finite element model, the experimental results of the thick reinforced concrete beam conducted by the American Concrete Institute have been used. Three design approaches in the ultimate and serviceability limit state according to Eurocode 2 recommendations have been used namely; the beam method, strut and tie method and shell element method. Using the reinforcement detailing of the hand calculations of beam method and strut and tie method and linear finite element analysis of shell element method, non-linear finite element models have been pre-processed and analysed in Abaqus/Explicit. During the post-processing, the results have been interpreted and compared between the three design methods. The results under consideration are hand-calculated load at 0.3 mm crack width, FE-load at 0.3 mm crack width, amount of reinforcement and FE-failure load. The comparison of the results between the three design approaches (beam method, strut and tie method and shell element method) indicates that strut and tie method is better design approach, because it is relatively economic with regards to the quantity of reinforcement bars, has the higher load capacity and has a higher load at crack width of 0.3 mm crack width. / De experimentella studier som utförts på tjocka betongbalkar som utsätts för statisk last har visat att skjuvning spelar en viktig roll i brottmekanismen. Syftet med detta examensarbete är att rekommendera lämpliga dimensioneringsmetoder för tjock betongbalkar utsatt for statisk koncentrerad last enligt Eurokod 2 med hjälp av ickelinjära finita element metod. Abaqus/Explicit användes genom att utnyttja konstitutiva materialmodeller för att fånga materialens icke-linjäritet och minskad styvhet. Tre dilatationsvinklar (30°, 38° och 45°) och två brottenergi från FIB 1990 (76 N/m) och FIB 2010 (142 N/m) tillämpas för att kontrollera deras inverkan på FE-modellerna. Dilatationsvinkel med 38° och FIB 2010 med högre brottenergi valdes i de icke-linjära finita elementanalyserna. Kontroll av FE-modellerna är baserad på ”American Concret Institutes” experimentella resultat på de tjocka betongbalkarna. Handberäkningar av tjocka betongbalkar har utförts i brott- och bruksgränstillstånd med tre dimensioneringsmetoder i Eurokod 2 nämligen balk metoden, fackverksmetoden och linjära-FE skalelementmetoden. Jämförelse har gjorts för de olika dimensioneringsmetoderna, genom att använda de armeringsdetaljer av handberäkningar i de verifierade och kalibrerade icke linjära FE-modellerna i Abaqus/Explicit. Resultaten i fråga är last för 0.3 mm handberäknad sprikvidd, FE-last för 0.3 mm sprikvidd, armeringsmängd och FE-brottlast. Jämförelse av resultaten mellan de tre dimensioneringsmetoder (balkmetod, fackverksmetod och skalelementmetod) visar att fackverksmetod är bättre design metod, eftersom det är relativt ekonomiskt med avseende på armeringsmängd, har högre lastkapacitet och last på 0.3 mm sprickvidd.

Today's automotive requirements have resulted in complex Sheet Metal Forming (SMF) processes of Sheet Metal (SM) with reduced formability, and thus it is crucial to be able to predict formability accurately to prevent material failure during SMF. Formability predictions today utilize Forming Limit Curves (FLC)s in Finite Element Analysis (FEA), but  FLCs are not valid for the Non-Linear Strain Paths (NLSP)s generated during SMF. One purpose of this thesis is thus to increase the knowledge on FP handling NLSP,  which was obtained through providing suggestions of failure models for handling NLSP effects, based upon literature on the subject. Generating NLSP experimentally is both time and material costly with the conventional method, thus the second purpose of this thesis was to increase the knowledge on test procedures for generating NLSP in SM. Based upon the findings of Chandramohan \cite{chandramohan_study_2021} five test procedures for generating NLSP were put forward, and the Nakajima test with modified punch geometry was chosen for further study.   In this thesis, the NLSP characteristics of two modified punch geometries were evaluated by FEA performed using LS-DYNA. For the FEA three specimens with blank width of 50, 100 and 200 mm was used, and the anisotropic Barlat yld2000  was used as the material model. This material model was calibrated to material data of Mild steel CR4, Aluminium alloy AA6016, and Dual-phase steel DP800. The results for all materials showcased similar reacquiring general NLSP characteristics at the corners of the punch features, which are unfavorable positions when failure by necking is evaluated, and thus it was concluded that the tested punch geometries are not favorable and more development of the punch geometry is needed. / Dagens fordonskrav, har lett till komplexa plåtformnings processer av plåtmaterial med reducerad formbarhet, och det är därför väsenligt att kunna förutsäga formbarhet noggrant för att förhindra materialbrott under plåtformning. Försträckning och brott förutses idag genom Formgränskurvor (FGK) i finita element analyser (FEA), men dessa gäller inte för icke-linjära töjningsvägar som uppkommer under plåtformning. Ett syfte av denna avhandling är därför att öka kunskapen kring modeller för att förutsäga formbarhet under icke-linjära töjningsbanors effekter, vilket uppnådes genom att  presenteras  förslag på brott modeller för att hantera de icke-linjära töjningsvägar baserade på  literatur inom området. Att generera icke-linjära töjningsvägar experimentellt är både tids och materialkrävande med den konventionella metoden, således är det andra syftet av denna avhandling att öka kunskapen kring test metoder för att generera icke-linjär töjningsbvägar i plåt. Baserat på Chandramohans \cite{chandramohan_study_2021} resultat diskuteras fem test procedurer för att generera icke-linjära töjningsvägar, och Nakajima test med modifierad stämpelgeometri valdes för vidare studie.  I denna avhandling studerades töjningsignaturen av två stämpelgeometrier med FEA i LS-DYNA. Till FEA:n användes tre ämnen med bredd av 50, 100 och 200mm, och anisotropiska Barlat yld2000 användes som materialmodell. Denna materialmodell kalibrerades mot experimentella mätvärden för mjukt stål CR4, Aluminiumlegering AA6016 och Stål DP800. Resultaten visade för alla material återkommande generella icke-linjära töjningsbanor enbart för hörnorna på stansgeometrierna, vilket är icke önskvärda positioner då brott pga. midjebildning utvärderas, och således drogs slutsatsen att nuvarande stansgeometri inte är gynnsam och ytterligare utveckling behövs.

This is a literature study, in linear algebra, about positive and nonnegative matrices and their special properties. We say that a matrix or a vector is positive/nonnegative if all of its entries are positive/nonnegative. First, we study some generalities and become acquainted with two types of nonnegative matrices; irreducible and reducible. After exploring their characteristics we investigate and prove the two main theorems of this subject, namely Perron's and Perron-Frobenius' theorem. In short Perron's theorem from 1907 tells us that the spectral radius of a positive matrix is a simple eigenvalue of the matrix and that its eigenvector can be taken to be positive. In 1912, Georg Frobenius generalized Perron's results also to irreducible nonnegative matrices. The two theorems have a wide range of applications in both pure mathematics and practical matters. In real world scenarios, many measurements are nonnegative (length, time, amount, etc.) and so their mathematical formulations often relate to Perron-Frobenius theory. The theory's importance to linear dynamical systems, such as Markov chains, cannot be overstated; it determines when, and to what, an iterative process will converge. This result is in turn the underlying theory for the page-ranking algorithm developed by Google in 1998. We will see examples of all these applications in chapters four and five where we will be particularly interested in different types of Markov chains.  The theory in this thesis can be found in many books. Here, most of the material is gathered from Horn-Johnson [5], Meyer [9] and Shapiro [10]. However, all of the theorems and proofs are formulated in my own way and the examples and illustrations are concocted by myself, unless otherwise noted. / Det här är en litteraturstudie, inom linjär algebra, om positiva och icke-negativa matriser och deras speciella egenskaper. Vi säger att en matris eller en vektor är positiv/icke-negativ om alla dess element är positiva/icke-negativa. Inledningsvis går vi igenom några grundläggande begrepp och bekanta oss med två typer av icke-negativa matriser; irreducibla och reducibla. Efter att vi utforskat deras egenskaper så studerar vi och bevisar ämnets två huvudsatser; Perrons och Perron-Frobenius sats. Kortfattat så säger Perrons sats, från 1907, att spektralradien för en positiv matris är ett simpelt egenvärde till matrisen och att dess egenvektor kan tas positiv. År 1912 så generaliserade Georg Frobenius Perrons resultat till att gälla också för irreducibla icke-negativa matriser.  De två satserna har både många teoretiska och praktiska tillämpningar. Många verkliga scenarios har icke-negativa mått (längd, tid, mängd o.s.v) och därför relaterar dess matematiska formulering till Perron-Frobenius teori. Teorin är betydande även för linjära dynamiska system, såsom Markov-kedjor, eftersom den avgör när, och till vad, en iterativ process konvergerar. Det resultatet är i sin tur den underliggande teorin bakom algoritmen PageRank som utvecklades av Google år 1998. Vi kommer se exempel på alla dessa tillämpningar i kapitel fyra och fem, där vi speciellt intresserar oss för olika typer av Markov-kedjor. Teorin i den här artikeln kan hittas i många böcker. Det mesta av materialet som presenteras här har hämtats från Horn-Johnson [5], Meyer [9] och Shapiro [10]. Däremot är alla satser och bevis formulerade på mitt eget sätt och alla exempel, samt illustrationer, har jag skapat själv, om inget annat sägs.

In the past decade, the integration of spatiotemporal constraints into control systems has emerged as a crucial necessity, driven by the demand for enhanced performance, guaranteed safety, and the execution of complex tasks. Spatiotemporal constraints involve criteria that are dependent on both space and time, which can be represented by time-varying constraints in nonlinear control systems. Funnel-based control methods provide computationally tractable and robust feedback control laws to enforce time-varying constraints in uncertain nonlinear systems. This thesis begins by exploring the application of funnel-based control designs to address performance specifications in coordinate-free formation control of multi-agent systems. Moreover, we develop new robust feedback control schemes dealing with coupled spatiotemporal constraints in uncertain nonlinear systems that cannot be directly addressed by conventional funnel-based control methods. In the first part of the thesis, we present a novel coordinate-free formation control scheme for directed leader-follower multi-agent systems, exhibiting almost global convergence to the desired shape. The synthesis of fully decentralized robust controllers for agents is achieved through the application of the Prescribed Performance Control (PPC) method. This method imposes spatiotemporal funnel constraints on each agent's formation errors, ensuring a predefined transient and steady-state performance while maintaining robustness to system uncertainties. The core idea in this work is the utilization of bipolar coordinates to achieve orthogonal (decoupled) formation errors for each follower agent. This approach not only ensures the global convergence to the desired shape but also facilitates the effective application of the PPC method. In the second part of the thesis, first, we introduce a novel approach that extends funnel-based control schemes to deal with a specific class of time-varying hard and soft constraints. In this work, we employ an online Constraint Consistent Funnel (CCF) planning scheme to tackle couplings between hard and soft constraints. By satisfying these CCF constraints, we ensure adherence to hard (safety) constraints, while soft (performance) constraints are met only when they do not conflict with the hard constraints. Subsequently, we directly employ the PPC design method to craft a robust, low-complexity control law, ensuring that the system's outputs consistently stay within the online planned CCF constraints. In subsequent work, we tackle the challenge of satisfying a generalized class of potentially coupled time-varying output constraints. We show that addressing multiple constraints effectively boils down to formulating a single consolidating constraint. Ensuring the fulfillment of this consolidating constraint guarantees both convergence to and invariance of the time-varying output-constrained set within a user-defined finite time. Building on the PPC design method, we introduce a novel, robust low-complexity feedback control framework to handle this issue in uncertain high-order MIMO nonlinear control systems. Additionally, we present a mechanism for online modification of the consolidating constraint to secure a least-violating solution when constraint infeasibilities occur for an unknown time interval. / Under det senaste decenniet har integrationen av bivillkor i tid och rum för reglersystem framstått som en nödvändighet, driven av efterfrågan på förbättrad prestanda, garanterad säkerhet och utförandet av komplexa uppgifter. Bivillkor i tid och rum för icke-linjära reglersystem kan representeras av tidsvarierande bivillkor. Trattbaserade reglermetoder ("funnel-based control") tillhandahåller beräkningsmässigt hanterbara och robusta återkopplingslagar för att garantera tidsvarier-ande bivillkor i osäkra icke-linjära system. Denna avhandling börjar med att utforska tillämpningen av trattbaserade kontrollmetoder för att hantera prestanda-specifikationer i koordinatfri formationskontroll av multiagentsystem. Dessutom utvecklar vi nya robusta återkopplingslagar som hanterar kopplade bivillkor i tid och rum för osäkra icke-linjära system som inte direkt kan hanteras av konventionella trattbaserade kontrollmetoder. I den första delen av avhandlingen presenterar vi en ny koordinatfri formationskontrollmetod för riktade ledare-följare multiagentsystem, vilken uppvisar nästan global konvergens till den önskade formen. Syntesen av helt decentraliserade robusta regulatorer för agenter uppnås genom tillämpning av Prescribed Performance Control (PPC)-metoden. Denna metod lägger på trattbivillkor i tid och rum på varje agents formationsfel och säkerställer en fördefinierad transient och stationär prestanda samtidigt som robusthet mot systemosäkerheter bibehålls. Kärnan i detta arbete är användningen av bipolära koordinater för att uppnå ortogonala (frikopplade) formationsfel för varje följande agent. Detta tillvägagångssätt säkerställer inte bara global konvergens till den önskade formen utan underlättar också en effektiva tillämpning av PPC-metoden. I den andra delen av avhandlingen introducerar vi först ett nytt tillvägagångssätt som utökar trattbaserade kontrollmetoder för att hantera en specifik klass av tidsvar-ierande hårda och mjuka bivillkor. I detta arbete använder vi en online Constraint Consistent Funnel (CCF)-planeringsmetod för att tackla sammankopplingar mellan hårda och mjuka bivillkor. Genom att uppfylla dessa CCF-bivillkor säkerställer vi efterlevnad av hårda (säkerhets-) bivillkor, medan mjuka (prestanda-) bivillkor uppfylls endast när de inte strider mot de hårda bivillkoren. Därefter tillämpar vi direkt PPC-designmetoden för att utforma en robust reglerlag med låg komplexitet som säkerställer att systemets utsignal konsekvent håller sig inom de online planerade CCF-bivillkoren. Därefter hanterar vi utmaningen med att uppfylla en generaliserad klass av potentiellt kopplade tidsvarierande utsignals-bivillkor. Vi visar att effektiv hantering av flera bivillkor i grund och botten handlar om att formulera ett sammanfattande bivillkor. Uppfyllandet av detta sammanfattande bivillkor garanterar både konvergens till och invarians av den tidsvarierande mängden som uppfyller utsignalsbivillkoren, inom en användardefinierad begränsad tid. Baserat på PPC-designmetoden introducerar vi en ny, robust återkopplingsregulatorstruktur för att hantera detta problem i osäkra högordnings MIMO icke-linjära reglersystem. Dessutom presenterar vi en mekanism för online-modifiering av det sammanfattande bivillkoret för att säkra en lösning med minsta möjliga kränkning då bivillkoren blir omöjliga att uppfylla under en okänd tidsperiod. / <p>QC 20231229</p>