<p>Arbetet har utförts på Saab Bofors Dynamics AB i Linköping och dess syfte är att undersöka möjligheten att applicera teorin för prediktionsreglering, Model Predictive Control (MPC), på guidance systemet i en missil av typen Medium Range Air-to-Air Missiles (MRAAM). Även implementering via Explicit MPC har undersökts. </p><p>I tidigare studier har det visat sig att den moderna slutfasstyrningsalgoritmen Linear Quadratic Augmented Proportional Navigation (LQAPN), som återkopplar missilens acceleration och rotation, uppvisar en bättre prestanda än de mer klassiska styrlagarna. Det främsta intresset med denna studie är därför att undersöka hur tillvida en styrlag baserad på MPC kan mäata sig med dessa resultat. Fördelen med att använda MPC är framförallt att man kan ta hänsyn till styrsignalbegränsningar på ett direkt och intuitivt sätt. </p><p>En nackdel med MPC är beräkningstiden. På senare år har dock forskning bedrivits för att ta fram en variant av MPC som beräknar styrsignalen explicit som en affin funktion av det aktuella tillståndet. Denna metod kallas Explicit MPC och har betraktats som en separat metod i detta arbete. </p><p>Styrlagen baserad på MPC kallas i detta arbete för Model Predictive Control Augmented Proportional Navigation (MPCAPN) och utmärker sig framförallt i två fall. Dels då så kallade händelsestyrda simuleringar studeras, då den uppvisar ett klart bättre resultat än vad som erhålls med en styrlag baserad på Linear Quadratic Augmented Proportional Navigation (LQAPN). Även vid beräkningar av skjutzoner blir resultaten ibland bättre. Framförallt förbättras den inre skjutgränsen för flygscenariet då målet utför en så kallad ”tunnelroll”.</p>

For research purposes Saab has developed a generic mathematical model denoted VEGAS of an aircraft with a configuration similar to JAS 39 Gripen. Today parts of Gripen backup control system are used also for VEGAS making the system subject to both corporate and defense secrecy. The main objective of this master thesis is to design, verify and implement public pitch axis flight control system for VEGAS. Furthermore, simplifications regarding the design process is to be examined. Design of pitch axis flight control system for the entire flight envelope has been carried out. Linearization of the dynamic model and programming design environment are used as development tools. The control system has been tested and verified in real-time simulator. Linear quadratic optimization (LQ) and gain-scheduling are often used when designing aircraft control system. This method tends to require extensive design effort. This thesis suggests an alternative method combining LQ and scaling of parameters.

Arbetet har utförts på Saab Bofors Dynamics AB i Linköping och dess syfte är att undersöka möjligheten att applicera teorin för prediktionsreglering, Model Predictive Control (MPC), på guidance systemet i en missil av typen Medium Range Air-to-Air Missiles (MRAAM). Även implementering via Explicit MPC har undersökts. I tidigare studier har det visat sig att den moderna slutfasstyrningsalgoritmen Linear Quadratic Augmented Proportional Navigation (LQAPN), som återkopplar missilens acceleration och rotation, uppvisar en bättre prestanda än de mer klassiska styrlagarna. Det främsta intresset med denna studie är därför att undersöka hur tillvida en styrlag baserad på MPC kan mäata sig med dessa resultat. Fördelen med att använda MPC är framförallt att man kan ta hänsyn till styrsignalbegränsningar på ett direkt och intuitivt sätt. En nackdel med MPC är beräkningstiden. På senare år har dock forskning bedrivits för att ta fram en variant av MPC som beräknar styrsignalen explicit som en affin funktion av det aktuella tillståndet. Denna metod kallas Explicit MPC och har betraktats som en separat metod i detta arbete. Styrlagen baserad på MPC kallas i detta arbete för Model Predictive Control Augmented Proportional Navigation (MPCAPN) och utmärker sig framförallt i två fall. Dels då så kallade händelsestyrda simuleringar studeras, då den uppvisar ett klart bättre resultat än vad som erhålls med en styrlag baserad på Linear Quadratic Augmented Proportional Navigation (LQAPN). Även vid beräkningar av skjutzoner blir resultaten ibland bättre. Framförallt förbättras den inre skjutgränsen för flygscenariet då målet utför en så kallad ”tunnelroll”.

<p>For research purposes Saab has developed a generic mathematical model denoted VEGAS of an aircraft with a configuration similar to JAS 39 Gripen. Today parts of Gripen backup control system are used also for VEGAS making the system subject to both corporate and defense secrecy. </p><p>The main objective of this master thesis is to design, verify and implement public pitch axis flight control system for VEGAS. Furthermore, simplifications regarding the design process is to be examined. </p><p>Design of pitch axis flight control system for the entire flight envelope has been carried out. Linearization of the dynamic model and programming design environment are used as development tools. The control system has been tested and verified in real-time simulator. </p><p>Linear quadratic optimization (LQ) and gain-scheduling are often used when designing aircraft control system. This method tends to require extensive design effort. This thesis suggests an alternative method combining LQ and scaling of parameters.</p>

Parametrisk design är en process baserad på algoritm där parametrar och regler styr och definierar utformningen av geometriska former. Denna metod att generera och modifiera geometri har länge använts inom arkitekturen på grund av möjligheten att snabbt skapa mycket komplexa och innovativa strukturer. Förutom skapandet av komplicerad geometri erhålls en värdefull vinst i form av tidsbesparing. Det här examensarbetet genomförs tillsammans med WSP Östersund och avser att undersöka möjligheterna med parametrisk design vid projektering av hallbyggnader. Målet är att med hjälp av parametrisk design skapa en modell som gestaltar konstruktionen av en hallbyggnad och vars utformning kan styras med parametrar. Syftet är att automatisera moment i projekteringen som innefattar repetitiva uppgifter och ändringar och på så sätt effektivisera delar ur projekteringsprocessen. Arbetet omfattar dels litteraturstudier som behandlar parametrisk design och projektering av hallbyggnader. I arbetet ingår också framtagning av en parameterstyrd modell med hjälp av programmering i Grasshopper. Resultatet av studien visar att det är fullt möjligt att med hjälp av parametrisk design skapa en modell av en hallbyggnad vars utformning styrs av parametrar. Användningsmöjligheterna för den framtagna modellen bedöms vara störst i projekteringens tidiga skeden. Anledningen till detta är att modellen inte är speciellt detaljerad och att ändringar i parametrarna bara bestämmer hallens utformning i stort. Bestämmelser som dessa fastslås i projekteringens tidiga skeden. Studien genererade ett resultat som med fördel kan verka som underlag för fortsatta arbeten inom parametrisk design. Modellen har utvecklingspotential, både gällande detaljering och användningsområden. Huruvida användandet av modellen kan effektivisera delar ur projekteringens tidiga skeden har i rapporten inte bevisats, utan resonerats fram med hjälp av diskussionsmaterial gällande modellen. Vidare studier inom området behövs för att styrka detta. / Parametric design is a process based on algorithm where parameters and rules manipulate, define and encode the creation of geometry. This way to generate and modify geometry has long been used by architects due to its ability to create complex and innovative structures very quickly. This final project is a collaboration with WSP Ostersund and intends to investigate the capability of parametric design in the process of modeling an industry hall. By using parametric design, the aim is to create a model of an industry hall whose formation can be modified by parameters. The purpose is to make the process of modeling more effective by automate parts of the process that include repetitive and modification work. The project includes reviews of literature within the subject of parametric design and the process of designing industry halls. It also includes the creation of a parametric model through visual programming in Grasshopper. The results of this project proved that parametric design is a solution to manage create a parametric model that present the structure of an industry hall. Because this model exclusively includes the buildings framework and parameters merely adjust the formation in general, the model is most likely useful in the early stages of project planning. The results of this study can advantageously serve as a basis for futured project within the theme parametric design, and the model can furthermore be developed in many ways. This study does not show any evidence that the use of this model can automate and streamline the early stages of the design process, it´s more an assumption established on the result. Further studies are required to prove that the model can lead to an efficiency of the modeling process. / <p>Betyg 210118</p>

En projekteringsprocess av en konstruktion kan ofta delas in i två delar, dimensionering ochprojektering. Dimensioneringen utförs enligt för konstruktionen gällande normkrav ochprojekteringen följer sina egna normer samt den dimensionering som är utförd.Även om 2D-projektering fortfarande är vanligt förekommande i projekteringen har BIMmodelleringblivit allt vanligare och värdet av att lagra information i en modell ses alltmersom en nytta i ett projekt.BIM-modelleringen bygger på parameterstyrning av objekt och egentligen finns inga gränserför vilka parametrar som ska ingå i ett objekt.En av de senaste utvecklingarna i projekteringsprocessen är den visuella programmeringensom ger användare möjlighet att styra parametrar till en BIM-modell med hjälp av ett visuelltskript kopplat till BIM-modelleringsverktyget.Det här arbetet syftar på att visa hur ett skript kan driva modelleringen med hjälp avprojektspecifika indata genom att dimensionering av objekt integreras i programmeringen.Med hjälp av programmeringen kan även dimensioneringen redovisas i en annanprogramvara.Resultatet visar att det är fullt möjligt att skapa en modell med hjälp av objektspecifika indataoch att parametrar kan styras med integrerad dimensionering i ett skript skapat med visuellprogrammering. / A design process of a construction can often be divided into two parts, structural design anddrawing. The structural design is made with current standard requirements for theconstruction while the drawing has its own standard requirements along with the results fromthe dimensioning to follow.Even if 2D- drawing still is common in design of a project, BIM-modelling has become morefrequently used and the value of storing information in a model is see more and more as abenefit in a project.The BIM-modelling is based on parametric design of objects and there are actually no limitsto which parameters that should be a part of an object.One of the most recent developments in the design process is the visual programming whichgives users the opportunity to guide parameters in a BIM-model through a visual scriptconnected to the BIM-modelling tool.This work is aiming to show how a script can push the modelling by using project specificinput and perform structural design of load bearing members integrated in the script. With theuse of the script, results can also be verified in another software.Result is showing that it is possible to create a structurally designed model by using only afew object specific inputs and that parameters can be controlled in a script made with visualprogramming.

Vid samverkansbroar fästes tvärförband mellan huvudbalkar med funktion att leda laster ut mot huvudbalkarna. Dessa kan fästas via s.k. livavstyvningsplåtar mot huvudbalkens liv samt flänsar. Denna infästning kan ske med svetsförband. Vid ett antal fall har utmattningssprickor uppkommit i svetsanslutningen mellan livavstyvningsplåten samt överfläns på huvudbalk. Tydliga riktlinjer finns ej i dagsläget för vilken typ av svetsförband som bör nyttjas vid uppförande av benämnd konstruktionsanslutning. Här genomförs en jämförande studie av kälsvetsförband mot stumsvetsförband, med samt utan svetsutbredning. Då risk för sprickinitiering till följd av utmattning i kälsvetsförbandet studerades beaktades risk för brott i såväl svetstå som svetsrot. Den aktuella studien ämnade ge svar på huruvida en korrelation mellan geometriska parametrar såsom avstånd mellan huvudbalkar samt konsollängd på farbana kunde kopplas till rekommendation gällande vilket svetsutförande som borde nyttjas vid olika dimensioner av dessa båda geometrier. Vidare ämnade studien utröna om eventuella gränsvärden för val av svetsanslutningar kunde fastställas. För framtagande av data nyttjades BRIGADE PLUS, ett beräkningsprogram som nyttjar FEM-modellering. Här användes ett uppfört projekt, Viadukt Söder, beläget i Östersund, som grundmodell för parameterstudien i BRIGADE PLUS. Detta var projekterat av ELU Konsult, på uppdrag av Trafikverket. Beräkningsmodellen bestod av en begränsad del av den aktuella bron, där utmattningslastfordon 3 i SS EN 1993-2 användes för att via influenslinjer återspegla trafiklast på bron och därmed finna värsta lastpositioner. Dessa positioner nyttjades sedermera för beräkning av påverkan från Utmattningslastfordon 3 på den studerade detaljen i form av spänningsamplitud. Analys av dessa spänningsamplituder omräknades sedermera till ett antal lastcykler till brott som sedan ställdes mot de riktlinjer som återfinns i SS EN 1993-1-9:2005. Här nyttjades de förbandsklasser som enligt nationella normer ses som gällande. Resultatet påvisade en exponentiell minskning av antal lastcykler till brott, med avseende på utmattning, då brogeometrin utökades. Utmärkande här var att risk för brott i livavstyvningsplåten klart översteg risk för brott i överflänsen, som i sin tur näst intill kunde bortses ifrån. Den geometriska parameter som blev styrande var konsollängd på farbana. Tydlig differens i livslängd mätt i antal cykler gick att utläsa för de olika svetsförbanden, där styrande faktor blev de respektive förbandsklasserna vid analys av sprickinitiering. Gränsvärden för då antal cykler till brott understeg gränsvärden enligt SS EN 1993-1-9:2005 kopplat till de geometriska parametrarna, gick att fastställa för respektive svetsförband. Kälsvetsens kapacitet med avseende på utmattning understeg vida stumsvetsens kapacitet. / For composite bridges, transverse bracings are attached between main girders with the function of distributing loads between the main girders. These can be attached via so-called web stiffeners against the main girders web and flanges. This attachment can be done via welded joints. In the event of emergence, fatigue cracks have arisen in the welding connection between the web stiffener and the top flange of the main girder. Clear guidelines do not exist at present for the type of welded joints that should be used in the construction of the termed design connection. Here, a comparative study is carried out between fillet welded joints and butt welded joints, with flat and inclined welds. When the risk of crack initiation as a result of fatigue in the fillet weld was studied, the risk of breakage in both toe and root was considered. The current study intended to provide answers as to whether a correlation between geometric parameters such as distance between main girders and cantilever length of the deck slab could be linked to recommendation regarding which welding design should be used at different dimensions of these two properties. Furthermore, the study intended to determine whether any limit values for the selection of welding connections could be determined. For the production of data, BRIGADE PLUS, a calculation program that utilizes FEM modeling, was used. Here, a constructed project, Viadukt Söder, situated in Östersund, was used as the basic model for the parameter study in BRIGADE PLUS. This was designed by ELU Konsult, on behalf of the Swedish Transport Administration. The calculation model consisted of a limited part of the current bridge, where Fatigue Load Vehicle 3 in SS EN 1993-2 was used to reflect traffic loads on the bridge via influenza lines and thereby find the worst load positions. These positions were subsequently used for calculating the influence of Fatigue Load Vehicle 3 on the studied part in the form of stress amplitude. Analysis of these stress amplitudes was subsequently recalculated to a number of load cycles to offenses that were then set against the guidelines found in SS EN 1993-1-9: 2005. Here, the fatigue resistance values were used which according to national standards are regarded as valid. The result showed an exponential decrease in the number of load cycles to fracture, with respect to fatigue, as the bridge geometry was increased. The characteristic feature here was that the risk of breakage in the web stiffener clearly exceeded the risk of breakage in the upper flange, which in turn could almost be disregarded. The geometric parameter that became guiding was cantilever length on the deck. Clear difference in service life measured in number of cycles could be read out for the different welded joints, where the controlling factor became the respective fatigue resistance values when analyzing crack initiation. Limit values for when the number of cycles to break below the limit values according to SS EN 1993-1-9:2005 linked to the geometric parameters, could be determined for each welded joint. The capacity of the fillet weld with respect to fatigue is far below the capacity of the butt weld.

BIM (Building Information Modeling) är idag ett vedertaget begrepp inom byggprojektering.En viktig styrka med BIM är möjligheten till koordinering mellan samtligaaktörer i projektet. BIM-verktygen bygger på parametrisering vilket innebär att modellensobjekt har en stor uppsättning data kopplad till sig. Objektens egenskaperkan ändras genom att justera parameterdatan. Parametriseringen medför också attdata relativt enkelt kan nås, extraheras och styras av externa program. Det är i dettasyfte som implementeringen av grafisk programmering fyller en viktig funktion. Medhjälp av grafisk programmering kan flera operationer i BIM-arbetet automatiseras.Därmed finns potentialen att spara värdefull tid för byggprojektören. Autodesk Revit är ett av de verktyg som dominerar BIM-marknaden. I Revit kananvändaren designa och dokumentera ett byggprojekt i alla dess faser. Sedan någraår tillbaka finns det ett tillägg till programmet som heter Dynamo. Dynamo tillåteranvändaren att styra Revit med hjälp av skript i en användarvänlig grafisk miljö.I denna uppsats redogörs för Dynamos möjligheter och begränsningar applicerat påväletablerade arbetsmoment inom byggprojektering. Här redogörs för optimeringspotentialenoch lämpliga användningsområden. Slutsatser som dragits grundar sig ihög grad på en empirisk undersökning där ett antal grafiska skript har skapats ochutvärderats. Resultatet visar på att fl era vitala moment i byggprojektörens vardagliga arbetsflödekan effektiviseras med hjälp av införandet av grafisk programmering. Med effektiviseringavses i detta fall primärt tidsbesparingar som bidrar till ökad ekonomiskhållbarhet för byggprojekteringsföretaget. / BIM (Building Information Modeling) is today a proven concept in construction design.An important strength with BIM is the possibility of coordination between allactors in the project. The BIM tools are based on parameterization, which meansthat the model's object has a large set of data attached to it. The properties ofthe objects can be changed by adjusting the parameter data. Parameterization alsomeans that data can be easily accessed, extracted and controlled by external applications.It is for this purpose that the implementation of graphic programming playsan important role. With the help of graphical programming, several operations inthe BIM work can be automated. Thus, there is the potential to save valuable timefor the construction projector. Autodesk Revit is one of the tools that dominates the BIM market. In Revit, theuser can design and document a construction project in all its phases. For a fewyears back, there is an addition to the program called Dynamo. Dynamo allows theuser to control Revit using scripts in a user-friendly graphical environment.This essay explains Dynamo's possibilities and limitations applied to work processesin building design. It describes the optimization potential and appropriate applications.Conclusions are mainly drawn based upon the generation and evaluation ofgraphical scripts. The result shows that several vital moments in the construction projector's dailywork ow can be rationalized through the introduction of graphic programming. Rationalizationmeans time savings that contribute to increased economic sustainabilityfor the construction company.

Det blir allt viktigare med effektiv resurs- och energianvändning. Vatten är en av de viktigasteresurserna som finns och FN har till och med satt upp globala mål för att försöka öka tillgångentill rent vatten för hela jordens befolkning. I Sverige är det inte ovanligt att vatten slösas utifrån prioritering för komfort och bekvämlighet. Ett exempel är att låta duschen rinna för att få en varm och jämn temperatur innan duschningen påbörjas. Detta examensarbete görs i samarbetemed företaget CTC och berör varmvattenproduktion i deras produkt EcoZenith i360. Processen som regleras är värmeväxlingen mellan två vätskor i produktens plattvärmeväxlare. Syftet är att förbättra regleringen av varmvattentemperaturen med mål att utgående temperatur stabiliseras snabbt vid start. Målen är att minska regleringens insvängningstid, översväng och undersväng genom att införa information om aktuellt flöde för att anpassa regleringen samt anpassa det fasta startvärdet som används av cirkulationspumpen. För att kunna genomföra projektet behöver ett system skapas som hanterar kommunikationen med modulen och styrpumphastigheten. Ett krav på kommunikationen var att Modbusprotokoll skulle användas. Syftet har försökt uppnås genom att kartlägga den befintliga produkten för att hitta vilka faktorer som främst påverkar regleringen. Dynamikvariationer visades vara en avgörande faktor som föranledde att parameterstyrning med anpassade PID-regulator inställningar valdes. Kodprogram för den nya regleringen togs fram som hanterade dataöverföring med två olika slavar över en och samma kanal. Fel i dataöverföringen behövdes kunna detekteras och hanteras för att inte störa eller stanna upp regleringen. Resultatet av arbetet är att undersvängen i samtliga fall minskats medan insvängningstid och översväng har blandade resultat. Att minska undersvängen blev en prioriterad fråga i arbetet eftersom det till största del påverkar kundupplevelsen. Vid ett beräknat exempel uppskattas en minskning på 14 % av en användares dagliga vattenförbrukning kunnat uppnås genom användandet av den nya, framtagna regleringen. / The importance of managing one’s use of natural resources and energy consumption is increasing. Water is one of the most important resources there is and the UN has set global goals to try and increase access to clean water for all mankind. In Sweden, it is not unheard of water being wasted due to a priority of comfort and convenience. One example is to let the water in the shower run before entering to make sure the temperature is hot and even. This thesis is made together with the company CTC and handles hot water production in their product EcoZenith i360. The process to be controlled is the heat exchange between two fluids inthe product's plate heat exchanger. The purpose is to improve the control of the hot water temperature in regards to making the produced water temperature quickly stabilize from the start. The goals are to decrease the settling time, overshoot, and undershoot for the process by adding information about actual water flow to the controller and adjusting the fixed pump speed. A system needs to be created to handle the communication between the module and other devices as well as being able to control the pump speed. One limitation is to use the Modbus protocol when implementing the communication. To achieve the thesis’ purpose the current module has been mapped out to identify what factors most affect the controller. Due to the dynamic range being the most significant factor, gain scheduling with fitted PID controller settings was chosen. A program with the new control was made to handle communication with two slaves over the same line. Error detection needed to be implemented and handled to ensure the system would not stop running. The result of the project showed that the undershoot decreased in all cases while the overshoot and settling time had various results. The undershoot became a prioritized goal since it mostly affected the customer experience. A calculated example shows a potential decrease in a user's daily water usage by 14 % if the new regulation is used.

I byggbranschen har nya metoder för projektering utvecklats genom införandet av moderna och mer kraftfulla BIM-verktyg. Flera av dagens konstruktioner modelleras enligt tredimensionella principer.Tekla Structures är ett kraftfullt BIM-verktyg som klarar av att hantera både huskonstruktioner och anläggningskonstruktioner. Trots detta kan programmet inte hantera broar med dubbelkrökning på ett effektivt sätt. Projektörer behöver därför utgå från flera program för att kunna hantera komplexa brokonstruktioner.För att kunna utnyttja fördelar med Tekla Structures, behöver programmet att utvecklas eller kompletteras med andra tredjepartsprogram. Detta projekt syftar till att integrera nya arbetssätt och införa en metodik, i form av parametriserade modellering i Tekla Structures. En sådan form av modellering tillåter användaren att modifiera parametrar för en önskad modell.Ett skript är skapad genom ett visuellt programmeringstillägg, som genererar parametriskbaserade bromodeller. Brokonstruktionstyp som modellerades i detta projekt är en plattrambro.Resultatet av projektet pekar mot att parametriserad modellering är ett effektivt sätt att modellera och en lösning för att bland annat hantera broar med dubbelkrökningar. / New methods for project designing in the building construction industry have been developed by introducing modern and powerful BIM tools. Several of today’s constructions are designed according to three-dimensional principles.Tekla Structures is a powerful BIM tool that is capable of managing both house and infrastructure constructions. Despite this, the program cannot handle bridges with a horizontal and vertical curvature efficiently. The designers must instead rely on several other applications to manage complex bridge constructions.In order to use the advantages of Tekla Structures, the software needs to be evolved or complimented by other third party softwares. This project aims to integrate new working technics and introduce a method based on parametric design in Tekla Structures. Such form of modeling enables the modification of parameters to a desired model for the user.A script is created through a visual programming extension that generates a parametric based bridge models. The bridge type in this project was designed, is an integral bridge.The project has proved that parametric based design is more effectively and a solution to manage bridges with horizontal and vertical curvature.