The performance of the power take-off (PTO) system for a wave energy converter (WEC) depends largely on its control algorithm. This paper presents an adaptive damping control algorithm that improves power capture across a range of sea states. Validation for the numerical model was performed using data from two sources; sea trail data of a 1:7 scaled model and tank testing data from a 1:33 scaled model. The comparison between this control algorithm and other active control approaches such as linear damping is presented. Short term wave elevation forecasting methods and wave period determination methods are also discussed as requirements for this method. This research is conducted for a novel point absorber WEC, developed by Columbia Power Technologies (COLUMBIA POWER). / Graduation date: 2012

Thesis (M.S.)--California Polytechnic State University, 2009. / Title from PDF title page; viewed on June 11, 2009. "May 2009." "In partial fulfillment of the requirements for the degree [of] Master of Science in Aerospace Engineering." "Presented to the faculty of California Polytechnic State University, San Luis Obispo." Major professor: Daniel Biezad, Ph.D. Includes bibliographical references (p. 78-79). Also available on microfiche.

Thesis (M.S.)--California Polytechnic State University, 2010. / Title from PDF title page; viewed on May 20, 2010. Major professor: David Marshall, Ph.D. "Presented to the faculty of California Polytechnic State University, San Luis Obispo." "In partial fulfillment of the requirements for the degree [of] Master of Science in Aerospace Engineering." "April 2010." Includes bibliographical references (p. 80-82).

Jumping is one of the common methods that flight capable birds use to initiate the take-off phase. Flapping-wing robots that can achieve jumping take-off similar to birds will be significantly valuable since they can reduce the workload of the wing in producing the instantaneous power required for take-off and enables remote operations as well. This thesis progresses the state of the art in leg based jumping systems for flapping-wing robots through a contribution to the fundamental understanding of jumping dynamics and the development of experimentally validated simulation tools. Three reference leg postures are identified from video analysis of a rook take-off: stand, crouch and extended. Birds often use different kinematic patterns for the leg flexion (stand to crouch) and extension (crouch to extended) phases. This is made possible by their multi degree of freedom (Dof) leg structure and complex, multi actuated muscle systems. As an alternative strategy, a conceptual design of a singly actuated jumping leg is proposed where a multi Dof segmented leg is linked to a single actuator. The structure is based on the avian leg and foot anatomy. The study identifies that a dynamically unstable jumping take-off using a tilt and jump approach enables a singly actuated robotic leg to achieve jumping performance similar to birds. A combination of analytical, numerical and physical modelling approaches is used in this study. A generic analytical jumping model is used to establish fundamental understanding of jumping dynamics. The study shows that the take-off dynamics of a jumping system can be idealised as an inelastic collision between the dynamic and static rigid bodies of the system. This provides a simpler way to understand jumping dynamics in general. A physical prismatic jumping model is fabricated principally for validation purposes. A motion capture system is used to quantitatively analyse the jumping kinematics of the model. The take-off velocities predicted through analytical and numerical models agree closely with the experimental data. A multi-segmented numerical simulation model is then developed based on the proposed singly actuated jumping leg design. In the same way an analytical model is developed. It is found that the singly actuated design concept with the assumption of massless segments greatly reduced the complexity of the multi-segmented analytical model. The proposed analytical approach and simulation tool are demonstrated by designing a multi-segmented jumping leg for an example robotic bird. The transparency of the approach enables the designer to understand how design parameters such as take-off weight, actuation properties, leg postures and sizes of the segments affect the take-off velocity. Numerical simulation analysis confirms that jumping performance similar to birds is achieved in the proposed singly actuated jumping legs with the integration of tilt and jump method. For the presented case study, the use of the dynamic tilting method improves the minimum achievable take-off angle from 73° to 12° with respect to the horizontal axis.

D’une importance majeure, la phase de décollage reste, à ce jour, une étape très mal connue du vol de l’insecte. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail de thèse était d’identifier les différents mécanismes impliqués dans la production des forces lors du décollage chez Pieris rapae. En examinant la cinématique des ailes et du corps de l’insecte lors de l’initiation du vol, nous avons pu mettre en évidence le rôle majeur des mouvements combinés de l’abdomen, du thorax et enfin du plan de battement dans le mécanisme de redirection des forces régissant cette phase transitoire. Dans un second temps, via une combinaison d’approches numériques et expérimentales, nous avons également montré que les pattes participeraient activement à la manœuvre, générant d’importantes forces verticales responsables de l’accélération initiale de l’insecte. Une étude de la morphologie fonctionnelle de l’insecte a finalement permis de mettre en évidence les différents muscles potentiellement impliqués lors de cette phase du vol. / Despite being of major importance in insect flight, the mechanisms underlying take-off stage remain elusive. The purpose of this thesis is to explore the different mechanisms involved in force production during Pieris rapaes cabbage butterflies take-off. Detailed wings and body motions kinematics unraveled the crucial role of combined motions of the abdomen and thorax together with the angle of the stroke plane, to ensure the forces reorientation governing the transient flight initiation phase. In a second approach, legs extension active contribution to force production during take-off is suggested using a combination of numerical and experimental approaches. Finally, results are discussed from the insect morphology perspective, highlighting the principal muscles potentially involved during flight initiation.

Esta tese tem como problema de pesquisa “como analisar atividades e eventos na perspectiva da teoria dos sistemas cognitivos correlacionados com foco no trabalho e nos fenômenos emergentes das interações entre humanos e seus sistemas tecnológicos?” A partir disso, busca como objetivo, propor um protocolo para realização dessa análise. A pesquisa é realizada por meio de um estudo etnográfico no contexto da análise da atividade de cálculo das velocidades de decolagem em aeronaves de transporte comercial, sendo apresentada em cinco artigos. O primeiro descreve de que modos o campo da Engenharia de Sistemas Cognitivos (CSE) vem sendo constituído. Adicionalmente, é proposta uma agenda de pesquisa em sistemas socio‐técnicos complexos enfatizando a necessidade de trabalhos com o foco de análise nos fenômenos emergentes das interações, tomando o sistema cognitivo como unidade de análise. O segundo artigo visa à identificação e caracterização da atividade de cálculo das velocidades de decolagem e dos protótipos de falhas nessa atividade. Os resultados indicam a existência de fragilidades caracterizadas por 12 protótipos de falhas. O terceiro artigo tem por objetivo analisar o cálculo das velocidades de decolagem como um processo de cognição situada e distribuída, a fim de identificar possíveis vulnerabilidades nessa atividade. O estudo constatou quatro vulnerabilidades, vistas aqui muito mais como características nos processos da atividade: as representações ao nível do cockpit são sempre parciais e incompletas; algumas interações requerem, além da corporificação, interpretações; as interações entre os agentes não seguem um processo canônico de coordenação; e o controle da prevenção de falhas é preciso, porém, não é adequado. O quarto artigo descreve como a coordenação pode ser interpretada como um fenômeno cognitivo distribuído e situado em cockpit de aeronaves. Nesse sentido, o estudo parte da integração da perspectiva da teoria dos sistemas cognitivos correlacionados com quatro requisitos de coordenação descritos na literatura: representação compartilhada (common ground), interprevisibilidade, diretividade e sincronia. A automação, além dos pilotos, é concebida como um terceiro agente da cabine. Como resultados dessa integração, são propostos quatro modos de coordenação no cockpit, os quais ocorrem em diferentes etapas de um voo. O quinto artigo apresenta o protocolo para análise dos fenômenos emergentes resultantes de interações em sistemas cognitivos correlacionados A aplicação do protocolo é ilustrada por meio da análise do cálculo das velocidades de decolagem. Os resultados do estudo são usados para a avaliação do protocolo, segundo critérios de validade, confiabilidade, usabilidade e potencial para alavancagem de melhorias. / This thesis seeks to answer the research question “how to analyze activities and events in the perspective of joint cognitive systems as focused on the work and the phenomena emerging from interactions between humans and their technical system?” Hence, the study aims at proposing a protocol to carry out this analysis. The research is conducted by means of an ethnographic research in the context of the activity of takeoff speeds calculation in commercial transport aircraft, and is presented in five articles. The first one describes how the conceptual field of Cognitive Systems Engineering (CSE) has been made up. In addition, a research agenda in complex socio‐technical systems is proposed, emphasizing the need for the analysis of work with focus on phenomena emerging from interactions. The second article aims at identifying and characterizing the activity of take‐off speeds calculation and its prototypes of failure. The results indicate the existence of fragilities, that were organized in 12 prototypes of failure. The third article aims at analyzing take‐off speeds calculation as a situated and distributed process in order to identify possible vulnerabilities in this activity. The study has found four vulnerabilities, which are seen as characteristics of the process: the representations at the cockpit level are always partial and incomplete; some interactions require interpretations instead of corporifications; the interactions between agents do not follow a canonical coordination process; and the failure prevention control is accurate, although, not adequate. The fourth article describes how coordination may be interpreted as a situated and distributed phenomenon in the cockpit of an aircraft. In this respect, the study draws on the integration of the perspectives of joint cognitive systems theory with four coordination requirements described in the literature: shared representation (common ground), interpredictability, directability and synchrony. Automation, rather than only pilots, is conceived of as a third agent in the cabin. As a result of this integration, four modes of coordination in the cockpit are proposed, which occur at different stages of the flight. The fifth article presents a protocol for the analysis of emerging phenomena in joint cognitive systems. The application of the protocol is illustrated by means of the analysis of take‐off speeds calculation. The results of the study are used for the evaluation of the protocol, according to criteria of validity, reliability, usability and potential for the leverage of improvements.

Esta tese tem como problema de pesquisa “como analisar atividades e eventos na perspectiva da teoria dos sistemas cognitivos correlacionados com foco no trabalho e nos fenômenos emergentes das interações entre humanos e seus sistemas tecnológicos?” A partir disso, busca como objetivo, propor um protocolo para realização dessa análise. A pesquisa é realizada por meio de um estudo etnográfico no contexto da análise da atividade de cálculo das velocidades de decolagem em aeronaves de transporte comercial, sendo apresentada em cinco artigos. O primeiro descreve de que modos o campo da Engenharia de Sistemas Cognitivos (CSE) vem sendo constituído. Adicionalmente, é proposta uma agenda de pesquisa em sistemas socio‐técnicos complexos enfatizando a necessidade de trabalhos com o foco de análise nos fenômenos emergentes das interações, tomando o sistema cognitivo como unidade de análise. O segundo artigo visa à identificação e caracterização da atividade de cálculo das velocidades de decolagem e dos protótipos de falhas nessa atividade. Os resultados indicam a existência de fragilidades caracterizadas por 12 protótipos de falhas. O terceiro artigo tem por objetivo analisar o cálculo das velocidades de decolagem como um processo de cognição situada e distribuída, a fim de identificar possíveis vulnerabilidades nessa atividade. O estudo constatou quatro vulnerabilidades, vistas aqui muito mais como características nos processos da atividade: as representações ao nível do cockpit são sempre parciais e incompletas; algumas interações requerem, além da corporificação, interpretações; as interações entre os agentes não seguem um processo canônico de coordenação; e o controle da prevenção de falhas é preciso, porém, não é adequado. O quarto artigo descreve como a coordenação pode ser interpretada como um fenômeno cognitivo distribuído e situado em cockpit de aeronaves. Nesse sentido, o estudo parte da integração da perspectiva da teoria dos sistemas cognitivos correlacionados com quatro requisitos de coordenação descritos na literatura: representação compartilhada (common ground), interprevisibilidade, diretividade e sincronia. A automação, além dos pilotos, é concebida como um terceiro agente da cabine. Como resultados dessa integração, são propostos quatro modos de coordenação no cockpit, os quais ocorrem em diferentes etapas de um voo. O quinto artigo apresenta o protocolo para análise dos fenômenos emergentes resultantes de interações em sistemas cognitivos correlacionados A aplicação do protocolo é ilustrada por meio da análise do cálculo das velocidades de decolagem. Os resultados do estudo são usados para a avaliação do protocolo, segundo critérios de validade, confiabilidade, usabilidade e potencial para alavancagem de melhorias. / This thesis seeks to answer the research question “how to analyze activities and events in the perspective of joint cognitive systems as focused on the work and the phenomena emerging from interactions between humans and their technical system?” Hence, the study aims at proposing a protocol to carry out this analysis. The research is conducted by means of an ethnographic research in the context of the activity of takeoff speeds calculation in commercial transport aircraft, and is presented in five articles. The first one describes how the conceptual field of Cognitive Systems Engineering (CSE) has been made up. In addition, a research agenda in complex socio‐technical systems is proposed, emphasizing the need for the analysis of work with focus on phenomena emerging from interactions. The second article aims at identifying and characterizing the activity of take‐off speeds calculation and its prototypes of failure. The results indicate the existence of fragilities, that were organized in 12 prototypes of failure. The third article aims at analyzing take‐off speeds calculation as a situated and distributed process in order to identify possible vulnerabilities in this activity. The study has found four vulnerabilities, which are seen as characteristics of the process: the representations at the cockpit level are always partial and incomplete; some interactions require interpretations instead of corporifications; the interactions between agents do not follow a canonical coordination process; and the failure prevention control is accurate, although, not adequate. The fourth article describes how coordination may be interpreted as a situated and distributed phenomenon in the cockpit of an aircraft. In this respect, the study draws on the integration of the perspectives of joint cognitive systems theory with four coordination requirements described in the literature: shared representation (common ground), interpredictability, directability and synchrony. Automation, rather than only pilots, is conceived of as a third agent in the cabin. As a result of this integration, four modes of coordination in the cockpit are proposed, which occur at different stages of the flight. The fifth article presents a protocol for the analysis of emerging phenomena in joint cognitive systems. The application of the protocol is illustrated by means of the analysis of take‐off speeds calculation. The results of the study are used for the evaluation of the protocol, according to criteria of validity, reliability, usability and potential for the leverage of improvements.

Esta tese tem como problema de pesquisa “como analisar atividades e eventos na perspectiva da teoria dos sistemas cognitivos correlacionados com foco no trabalho e nos fenômenos emergentes das interações entre humanos e seus sistemas tecnológicos?” A partir disso, busca como objetivo, propor um protocolo para realização dessa análise. A pesquisa é realizada por meio de um estudo etnográfico no contexto da análise da atividade de cálculo das velocidades de decolagem em aeronaves de transporte comercial, sendo apresentada em cinco artigos. O primeiro descreve de que modos o campo da Engenharia de Sistemas Cognitivos (CSE) vem sendo constituído. Adicionalmente, é proposta uma agenda de pesquisa em sistemas socio‐técnicos complexos enfatizando a necessidade de trabalhos com o foco de análise nos fenômenos emergentes das interações, tomando o sistema cognitivo como unidade de análise. O segundo artigo visa à identificação e caracterização da atividade de cálculo das velocidades de decolagem e dos protótipos de falhas nessa atividade. Os resultados indicam a existência de fragilidades caracterizadas por 12 protótipos de falhas. O terceiro artigo tem por objetivo analisar o cálculo das velocidades de decolagem como um processo de cognição situada e distribuída, a fim de identificar possíveis vulnerabilidades nessa atividade. O estudo constatou quatro vulnerabilidades, vistas aqui muito mais como características nos processos da atividade: as representações ao nível do cockpit são sempre parciais e incompletas; algumas interações requerem, além da corporificação, interpretações; as interações entre os agentes não seguem um processo canônico de coordenação; e o controle da prevenção de falhas é preciso, porém, não é adequado. O quarto artigo descreve como a coordenação pode ser interpretada como um fenômeno cognitivo distribuído e situado em cockpit de aeronaves. Nesse sentido, o estudo parte da integração da perspectiva da teoria dos sistemas cognitivos correlacionados com quatro requisitos de coordenação descritos na literatura: representação compartilhada (common ground), interprevisibilidade, diretividade e sincronia. A automação, além dos pilotos, é concebida como um terceiro agente da cabine. Como resultados dessa integração, são propostos quatro modos de coordenação no cockpit, os quais ocorrem em diferentes etapas de um voo. O quinto artigo apresenta o protocolo para análise dos fenômenos emergentes resultantes de interações em sistemas cognitivos correlacionados A aplicação do protocolo é ilustrada por meio da análise do cálculo das velocidades de decolagem. Os resultados do estudo são usados para a avaliação do protocolo, segundo critérios de validade, confiabilidade, usabilidade e potencial para alavancagem de melhorias. / This thesis seeks to answer the research question “how to analyze activities and events in the perspective of joint cognitive systems as focused on the work and the phenomena emerging from interactions between humans and their technical system?” Hence, the study aims at proposing a protocol to carry out this analysis. The research is conducted by means of an ethnographic research in the context of the activity of takeoff speeds calculation in commercial transport aircraft, and is presented in five articles. The first one describes how the conceptual field of Cognitive Systems Engineering (CSE) has been made up. In addition, a research agenda in complex socio‐technical systems is proposed, emphasizing the need for the analysis of work with focus on phenomena emerging from interactions. The second article aims at identifying and characterizing the activity of take‐off speeds calculation and its prototypes of failure. The results indicate the existence of fragilities, that were organized in 12 prototypes of failure. The third article aims at analyzing take‐off speeds calculation as a situated and distributed process in order to identify possible vulnerabilities in this activity. The study has found four vulnerabilities, which are seen as characteristics of the process: the representations at the cockpit level are always partial and incomplete; some interactions require interpretations instead of corporifications; the interactions between agents do not follow a canonical coordination process; and the failure prevention control is accurate, although, not adequate. The fourth article describes how coordination may be interpreted as a situated and distributed phenomenon in the cockpit of an aircraft. In this respect, the study draws on the integration of the perspectives of joint cognitive systems theory with four coordination requirements described in the literature: shared representation (common ground), interpredictability, directability and synchrony. Automation, rather than only pilots, is conceived of as a third agent in the cabin. As a result of this integration, four modes of coordination in the cockpit are proposed, which occur at different stages of the flight. The fifth article presents a protocol for the analysis of emerging phenomena in joint cognitive systems. The application of the protocol is illustrated by means of the analysis of take‐off speeds calculation. The results of the study are used for the evaluation of the protocol, according to criteria of validity, reliability, usability and potential for the leverage of improvements.

O principal objetivo desta dissertação é a aplicação do modelo de etapas do desenvolvimento econômico de Walt Whitman Rostow ao Brasil, identificando o arranco brasileiro como fim dos surtos industrias e início da industrialização regular entre 1929 e 1954. Além disso a teoria de Rostow serviu de contraponto às duas principais teorias de desenvolvimento econômico brasileiras existentes até meados da década de 1950, os liberais e os desenvolvimentistas. As discussões e os pontos divergentes entre essas teorias contribuíram para o entendimento do processo de industrialização brasileiro, sua produtividade, concentração e contribuição ao desenvolvimento econômico. A identificação das etapas se realizou de modo a comprovar, principalmente, as teses de Rostow em relação ao arranco brasileiro e os mecanismos para sua propagação, que deveriam desembocar nas fases subseqüentes da teoria e, em conseqüência, ao desenvolvimento econômico mais igualitário e ao Estado de Bem-Estar. / The main objective of this dissertation is the application of the model of stages of the economical growth of Walt Whitman Rostow to Brazil, identifying the Brazilian takeoff as end of the industrials outbreaks and beginning of the regular industrialization between 1929 and 1954. Besides the Rostow theory served from counterpoint to the two main theories of economical growth existent Brazilians to middles of the decade of 1950, the liberal school and the development school. The discussions and the divergent points among those theories contributed to the understanding of the Brazilian industrialization process, his productivity, concentration and contribution to the economical growth. The identification of the stages took place from way to prove, mainly, the theories of Rostow in relation to the Brazilian take-off and the mechanisms for his propagation, that they should end in the subsequent phases of the theory and, in consequence, to the more equalitarian economical growth and the Welfare State.

This master’s thesis deals with the analysis of geometric shapes fuselage amfibie SEAGLE and propose optimal shapes for the improvement of hydrodynamic and aerodynamic properties.