Variable speed drive technology has advanced dramatically in the last 10 years with the advent of new power devices. In this study, a three phase induction motor drive using Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBT) at the inverter power stage is introduced to implement speed and position control for the revolving stage in the Frederic Wood Theatre This thesis presents a solution to control a 3-phase induction motor using the Texas Instruments (TI) Digital Signal Processor (DSP) TMS320F2407A. The use of this DSP yields enhanced operations, fewer system components, lower system cost and increased efficiency. The control algorithm is based on the constant volts-per-hertz principle because the exact speed control is not needed. Reflective object sensors which are mounted on concrete frame are used to detect accurate edge position of revolving stage. The sinusoidal voltage waveforms are generated by the DSP using the space vector modulation technique. In order to satisfy some operating conditions for safe and agreeable operation, a look-up table, which is used to give command voltage and speed signals in software, is applied to limit the maximum speed and acceleration of the revolving stage. Meanwhile, a boost voltage signal is added at the low frequency areas to make the motor produce maximum output torque when starting. A test prototype is then built to validate the performance. Several tests are implemented into the IGBT drive to explore the reason for unacceptable oscillations in IGBT’s gate control signals. Improvement methods in hardware layout are suggested for the final design.

A new and improved stabilizer was developed for the variable speed generation (VSG) system. The VSG system exhibits periodic oscillations which sometimes leads to a loss of synchronism. After careful study, a simple but effective strategy to stabilize the system was implemented with real time digital feedback control. The VSG system consists of an engine, which is the prime mover, driving a doubly fed machine (DFM), which is the generator. The stator of the DFM is directly connected to the grid while the rotor is connected to the grid through a power electronic converter. The converter used in this study is a series resonance converter (SRC), but the proposed method may also be applied to other kinds of converters. The stabilizer senses the RPM of the engine, the feedback signal, and controls the rotor current amplitude and frequency of the doubly fed machine. Control was implemented using the 80C196KB microcontroller. The software consists of a mix of "C" and assembly language. Speed being an important factor in the implementation, care was taken to minimize the control loop times. The important features of the hardware and software developed for the stabilizer are: (1) 12 MHz controller board (2) Real time digital band pass filter (3) Instantaneous rotor speed measurement (4) Interrupt driven measurement and control loops (5) User defined setup parameters (6) IBM PC based real time serial communication The performance of the VSG system was studied with and without the stabilizer. A significant improvement in the stability of the system was noticed over the entire region of operation. / Graduation date: 1991

This thesis describes a novel device, the Virtual Air Gap Variable Reactor (VAG-VR), which is capable of producing a continuously variable reactance by locally saturating a small section of the reactor core via an embedded dc control winding. Variable Reactors have many applications in the power industry such as control of line power flow, voltage regulation, reactive line compensation and limiting inrush currents. A variable reactor is most commonly implemented as a thyristor controlled reactor (TCR) by switching in and out a constant reactance to achieve an averaged variable reactance. By using a virtual air gap, a continuously variable reactance is possible. The VAG-VR offers a better dynamic response, without introducing the harmonics created by the thyristor switching of a TCR. The VAG-VR gives low triplen harmonics and therefore allows control of reactive power in single phase or unbalanced three phase systems as would be required in the distribution system. An experimental prototype VAG-VR was developed to investigate three main performance measures: steady state performance, dynamic response and harmonic performance. Over the operating range of the VAG-VR inductance was varied from 100% to 9% of its original value. The dynamic response of the VAG-VR is approximately one tenth of a cycle. This compares favorably to a TCR which responds in approximately half a cycle. Harmonics are also shown to be significantly reduced in the VAG-VR compared to the TCR. A dynamic model of the VAG-VR, suitable for incorporation into power system simulations, was developed and validated. Parameters were determined both experimentally and through finite element method (FEM) simulations. Both experimental and simulation results indicate that the VAG-VR offers a technically viable alternative to the TCR.

The thesis' primary function was the period determination of k Bootis, and S Scuti Variable, through long time-base UBV photoelectric photometry. Data was analyzed using Barning's method, a Fourier technique in searching for the primary and beat periods within the range 0.0486 to 0.0826 days and 13 to 19 days respectively. The study's secondary function was the identification of overtones and the acquisition of any other information concerning this star.Ambiguity resulting from the period determinations of Millis (1966) and Desikachary et al. (1971) was tentatively resolved; the most accurate determination from this investigation gives a period of 0.07361 days and a (m of 0.05 magnitude. A beat period of 13.32 days with a o m of 0.088 magnitude was found which widely differs from the 16-day beat suggested by the Desikachary group. Due to noise problems, secondary frequencies could not be soundly identified, though the Fourier "spectra" indicated their existence. However, this study when combined with that of Desikachary et al. supports the hypothesis that K Bootis might have an undiscovered very close companion in addition to its "wide" binary component. This close binary nature may be typical of one type of δ Scuti variable.Ball State UniversityMuncie, IN 47306

Genetic regulatory networks are of great importance in terms of scientific interests and practical medical importance. Since a number of high-throughput measurement devices are available, such as microarrays and sequencing techniques, regulatory networks have been intensively studied over the last decade. Based on these high-throughput data sets, statistical interpretations of these billions of bits are crucial for biologist to extract meaningful results. In this thesis, we compare a variety of existing regression models and apply them to construct regulatory networks which span trancription factors and microRNAs. We also propose an extended algorithm to address the local optimum issue in finding the Maximum A Posterjorj estimator. An E. coli mRNA expression microarray data set with known bona fide interactions is used to evaluate our models and we show that our regression networks with a properly chosen prior can perform comparably to the state-of-the-art regulatory network construction algorithm. Finally, we apply our models on a p53-related data set, NCI-60 data. By further incorporating available prior structural information from sequencing data, we identify several significantly enriched interactions with cell proliferation function. In both of the two data sets, we select specific examples to show that many regulatory interactions can be confirmed by previous studies or functional enrichment analysis. Through comparing statistical models, we conclude from the project that combining different models with over-representation analysis and prior structural information can improve the quality of prediction and facilitate biological interpretation. Keywords: regulatory network, variable selection, penalized maximum likelihood estimation, optimization, functional enrichment analysis.

La mayoría de problemas en Visión por computador no contienen una relación directa entre el estímulo que proviene de sensores de tipo genérico y su correspondiente categoría perceptual. Este tipo de conexión requiere de una tarea de aprendizaje compleja. De hecho, las formas básicas de energía, y sus posibles combinaciones, son un número reducido en comparación a las infinitas categorías perceptuales correspondientes a objetos, acciones, relaciones entre objetos, etc. Dos factores principales determinan el nivel de dificultad de cada problema específico: i) los diferentes niveles de información que se utilizan, y ii) la complejidad del modelo que se emplea con el objetivo de explicar las observaciones. La elección de una representación adecuada para los datos toma una relevancia significativa cuando se tratan invariancias, dado que estas siempre implican una reducción del los grados de libertad del sistema, i.e., el número necesario de coordenadas para la representación es menor que el empleado en la captura de datos. De este modo, la descomposición en unidades básicas y el cambio de representación dan lugar a que un problema complejo se pueda transformar en uno de manejable. Esta simplificación del problema de la estimación debe depender del mecanismo propio de combinación de estas primitivas con el fin de obtener una descripción óptima del modelo complejo global. Esta tesis muestra como los Modelos de Variables Latentes reducen dimensionalidad, que teniendo en cuenta las simetrías internas del problema, ofrecen una manera de tratar con datos parciales y dan lugar a la posibilidad de predicciones de nuevas observaciones.Las líneas de investigación de esta tesis están dirigidas al manejo de datos provinentes de múltiples fuentes. Concretamente, esta tesis presenta un conjunto de nuevos algoritmos aplicados a dos áreas diferentes dentro de la Visión por Computador: i) video análisis y sumarización y ii) datos range 3D. Ambas áreas se han enfocado a través del marco de los Modelos Generativos, donde se han empleado protocolos similares para representar datos. / The majority of problems in Computer Vision do not contain a direct relation between the stimuli provided by a general purpose sensor and its corresponding perceptual category. A complex learning task must be involved in order to provide such a connection. In fact, the basic forms of energy, and their possible combinations are a reduced number compared to the infinite possible perceptual categories corresponding to objects, actions, relations among objects... Two main factors determine the level of difficulty of a specific problem: i) The different levels of information that are employed and ii) The complexity of the model that is intended to explain the observations.The choice of an appropriate representation for the data takes a significant relevance when it comes to deal with invariances, since these usually imply that the number of intrinsic degrees offreedom in the data distribution is lower than the coordinates used to represent it. Therefore, the decomposition into basic units (model parameters) and the change of representation, make that a complex problem can be transformed into a manageable one. This simplification of the estimation problem has to rely on a proper mechanism of combination of those primitives in order to give an optimal description of the global complex model. This thesis shows how Latent Variable Models reduce dimensionality, taking into account the internal symmetries of a problem, provide a manner of dealing with missing data and make possible predicting new observations. The lines of research of this thesis are directed to the management of multiple data sources. More specifically, this thesis presents a set of new algorithms applied to two different areas in Computer Vision: i) video analysis and summarization, and ii) 3D range data. Both areas have been approached through the Generative Models framework, where similar protocols for representing data have been employed.

El estudio presentado trata sobre la modelización del flujo en ventiladores axiales analizando la influencia de ciertos parámetros de diseño, en especial del ángulo de calado de los álabes.Para ello se ha realizado un estudio experimental en un ventilador axial. Una primera fase de este estudio ha consistido en la determinación de las curvas características del ventilador, analizando el efecto sobre ellas de la variación del ángulo de calado, de la solidez y de la velocidad de rotación. A partir de los datos proporcionados por esta fase, se seleccionaron una serie de posiciones del ángulo de calado, y para cada unode ellos, ciertos caudales de funcionamiento próximos al punto de máximo rendimiento. Para todos estos caudales se obtuvieron los campos develocidades a la salida del rodete, para lo cual se desarrolló una metodología experimental basada en la anemometría térmica, que incluyó tanto el diseño, la construcción y la calibración de sondas triples de hilo caliente, como el desarrollo de las técnicas de adquisición y tratamiento necesarias.Además de obtener experimentalmente las características del flujo en un ventilador axial, se ha abordado la modelización numérica del mismo. Se hace un repaso de los distintos modelos de flujo y métodos de resolución utilizados habitualmente en turbomáquinas y se ha elegido una formulación cuasi-tridimensional, calculando el flujo, por un lado, en superficies álabe a álabe, y por otro, en una sección meridional, imponiendo la condición de equilibrio radial a la salida de los álabes. Para el cálculo del flujo deálabe a álabe se ha acoplado un modelo no viscoso, resolviendo las ecuaciones de Euler mediante un método "time-marching" y unadiscretización por volúmenes finitos, con el cálculo de la capa límite por un método integral acoplado al cálculo no viscoso mediante el concepto de la velocidad de transpiración.La modelización numérica realizada se adapta de forma satisfactoria a la estructura de flujo obtenida experimentalmente en las zonas medias e inferiores del canal; el comportamiento global del ventilador es modelizado correctamente, aunque las predicciones teóricas son algo superiores a las evidencias experimentales.

Nuestro trabajo se ha concentrado en la simulación y el análisis de modelos no-lineales aplicados a las curvas de luz ópticas de estrellas variables de largo periodo. Cuando las estrellas de masa pequeña o intermedia (de 1 a 11 masas solares) llegan a las fases finales de su evolución, tales como la Rama Asintótica de las (Super-)Gigantes, presentan oscilaciones regulares e irregulares de larga duración (i.e. estrellas Miras). Las pulsaciones regulares e irregulares facilitan los episodios de pérdida de masa y hacen que estas estrellas jueguen un papel crucial en la evolución química de las galaxias. Los modelos hidrodinámicos detallados existentes en la literatura proporcionan resultados muy completos, pero a menudo son difíciles de interpretar. Por lo tanto se ha creado la necesidad de entender, a un nivel más básico, los procesos que llevan a pulsaciones irregulares o comportamientos en contradicción con las observaciones. En este sentido, hemos considerado la estrella variable como constituida por un nucleo compacto y una envoltura cuyo movimiento forzado está dado por las ondas de presión originadas en el interior de la estrella. En el presente enfoque, aproximamos la envoltura mediante una sola capa y por lo tanto, los modelos basados en esta aproximación llevan el nombre de modelos de una capa. Entre ellos,los que hemos estudiado a lo largo de los últimos tres años dan cuenta de dichas irregularidades a través de un sistema de ecuaciones diferenciales que incluye, en las versiones más sencillas, la ecuación del movimiento y la conservación de masa, a las cuales hemos añadido a lo largo del estudio, la ecuación de la variación y transporte de energia en la envoltura estelar. En la presente tesis presentamos los resultados obtenidos, asi como una discusión sobre el estado de la modelización de estrellas variables en el contexto de los modelos de una capa. En el primer capítulo hemos introducido los tipos de estrellas variables y los mecanismos que llevan a su variabilidad, mientras que en el segundo capítulo hemos hecho un breve repaso de los modelos de una capa existentes en la literatura. Los modelos mencionados han sido seleccionados por su relación con los modelos que proponemos. En el primer estudio realizado que describimos en el tercer capítulo, hemos utilizado como punto de partida los resultados obtenidos por Icke et al., 1992, A&A, 258, 341, sobre un oscilador forzado que contiene la mínima dinámica necesaria para describir las oscilaciones estelares: la ecuación del movimiento y la conservación de masa. Aunque ideado para la variabilidad de estrellas de masa pequeña, nosotros hemos extendido el modelo para describir también las estrellas variables más masivas, en la fase de la Rama Asintótica de las Super-Gigantes. Hemos llevado a cabo un estudio paramétrico concienzudo a fin de investigar los tipos de com portamiento proporcionados por el modelo, identificando las bifurcaciones que producen dichos comportamientos y los rangos de los parámetros asociados a ellas. Para ello, hemos integrado en nuestro análisis los métodos característicos de la teoria de las bifurcaciones y del análisis tiempo-frecuencia, con el objetivo de determinar los posibles escenarios de transición al caos. Desde un punto de vista matemático, el análisis ha supuesto el estudio del mapa de Poincaré asociado a nuestro sistema, que, como se ha mencionado, está caracterizado por una perturbación periódica. Los resultados incluyen una serie de bifurcaciones locales y globales, entre las cuales la más importante es una triplicación. Entre las consecuencias de esta bifurcación mencionamos la adquisición por parte del mapa de Poincaré de la propiedad de nontwist que conlleva unas características del mapa de Poincaré típicas de los mapas nontwist (e.g. reconexión, meandros). Debido a la particular forma de la perturbación, la dinámica del sistema se diferencia de la del mapa cubico de Hénon, que se considera el prototipo de los mapas nontwist, y hacen del sistema investigado un ejemplo de dinámica prevista teóricamente, pero para la cual no se conocía ningún ejemplo. Desde un punto de vista astrofísico, la comparación con los resultados obtenidos por Icke et al. (1992) nos ha llevado a concluir que las estrellas variables más masivas presentan pulsaciones más irregulares que las estrella de masa pequeña, en acuerdo con las observaciones. El comportamiento irregular lleva a una pronunciada pérdida de masa, resultado comprobado por los datos observacionales. En el cuarto capítulo hemos extendido el modelo descrito anteriormente, añadiendole la ecuación del transporte de energia que permite una mejor comparación con las observaciones. Los resultados proporcionados por el modelo ampliado, entre los cuales destacamos las series temporales asociadas a la fluctuación de la luminosidad estelar, presentan sorprendentes similitudes con algunas de las más estudiadas y peculiares estrellas variables de largo periodo (las estrellas Miras). Adicionalmente, la dinámica encontrada conduce a series temporales en forma de pulsos energéticos a intervalos de tiempo del orden de mil años, que se pueden relacionar con las periodicidades encontradas en las capas circumestelares que rodean a ciertas nebulosas planetarias. En el quinto capítulo de la presente tesis hemos introducido el acoplamiento entre la convección y la pulsación estelar, proceso que se considera en la literatura como indispensable para una correcta modelización de la evolución de estas estrellas. Para ello hemos utilizado el modelo convectivo de una capa introducido en Stellingwerf, R.F., 1986, ApJ, 303, 119. Los resultados de dicho artículo nos han llamado la atención por algunas discrepancias relacionadas con el análisis de la morfologia de las curvas de luz y velocidad para casos en los cuales no existían ciclos límite. Por consiguiente, nuestra investigación se ha concentrado en el estudio parametrico del sistema con la intención de identificar las condiciones necesarias para la existencia de ciclos límite. Una vez identificadas la regiones de ciclos límite en el espacio parametrico, la morfologia de las curvas de luz asociadas ha revelado la existencia de una banda de inestabilidad semejante a la banda de inestabilidad de las variables Cefeidas. Adicionalmente, hemos ampliado el modelo considerando una forma más realista para los factores geometricos que describen el estado evolutivo de la estrella. Los resultados de esta ampliación indican una progresión de las curvas de luz - o para ser más exacto, de sus amplitudes y periodos - que recuerda la llamada Progresión Hertzsprung de las Cefeidas de tipo Bump. Hemos identificado también los tipos de contrapartidas observacionales que son susceptibles de ajustarse al modelo estudiado. Aunque existen muchos trabajos en la literatura basados en el modelo de Stellingwerf et al. (1986), consideramos que todavía muchas facetas e ideas quedan por aclarar y desarrollar.Para concluir, hemos comentado las implicaciones de nuestros resultados y estudios en el contexto de los modelos no lineales de una capa evidenciando sus capacidades y sus límites.

Variable Speed Limit Sign (VSLS) systems enable transportation managers to dynamically change the posted speed limit in response to prevailing traffic and/or weather conditions. VSLS are thought to improve safety and reduce driver stress while improving traffic flow and travel times. Although VSLS have been implemented in a limited number of jurisdictions throughout the world, there is currently very limited documentation describing the quantitative safety and operational impacts. The impacts that have been reported are primarily from systems in Europe, and may not be directly transferable to other jurisdictions, such as North America. Furthermore, although a number of modelling studies have been performed to date that quantify the impacts of VSLS, the VSLS control strategies are often too complex or based on unrealistic assumptions and therefore cannot be directly applied for practical applications. Consequently, a need exists for an evaluation framework that quantifies the safety and traffic performance impacts of comprehensive VSLS control strategies suitable for practical applications in North America. This paper presents the results of an evaluation of a candidate VSLS system for an urban freeway in Toronto, Canada. The evaluation was conducted using a microscopic simulation model (i. e. a model that predicts individual vehicle movements) combined with a categorical crash potential model for estimating safety impacts. <br /><br /> The objectives of this thesis are: 1) to validate a real-time crash prediction model for a candidate section of freeway; 2) to develop a candidate VSLS control algorithm with potential for practical applications; 3) to evaluate the performance of the VSLS control strategy for a range of traffic conditions in terms of safety and travel time; and 4) to test the sensitivity of the VSLS impact results to modifications of the control algorithm. <br /><br /> The analysis of the VSLS impacts under varying levels of traffic congestion indicated that the candidate control strategy was able to provide large safety benefits without a significant travel time penalty, but only for a limited range of traffic conditions. The tested algorithm was found to be insufficiently robust to operate effectively over a wide range of traffic conditions. However, by modifying parameters of the control algorithm, preliminary analysis identified potential improvements in the performance of the VSLS. The modified control strategy resulted in less overall travel time penalty without an adverse impact on the safety benefits. It is anticipated that further modifications to the VSLS control strategy could result in a VSLS that is able to operate over a wide range of traffic conditions and provide more consistent safety and travel time benefits, and it is recommended that the framework used in this study is an effective tool for optimizing the algorithm structure and parameter values.

Several of the more complex optimization problems in finance can be characterized as impulse control problems. Impulse control problems can be written as quasi-variational inequalities, which are then solved to determine the optimal control strategy. Since most quasi-variational inequalities do not have analytical solutions, numerical methods are generally used in the solution process. In this thesis, the impulse control problem framework is applied to value two complex long-term option-type contracts. Both pricing problems considered are cast as impulse control problems and solved using an implicit approach based on either the penalty method or the operator splitting scheme. The first contract chosen is an exotic employee stock option referred to as an infinite reload option. This contract provides the owner with an infinite number of reload opportunities. Each time a reload occurs, the owner pays the strike price using pre-owned company shares and, in return, receives one share for each option exercised and a portion of a new reload option. Numerical methods based on the classic Black-Scholes equation are developed while taking into account contract features such as vesting periods. In addition, the value of an infinite reload option to it's owner is obtained by using a utility maximization approach. The second long-term contract considered is a variable annuity with a guaranteed minimum death benefit (GMDB) clause. Numerical methods are developed to determine the cost of the GMDB clause while including features such as partial withdrawals. The pricing model is then used to determine the fair insurance charge which minimizes the cost of the contract to the issuer. Due to the long maturity of variable annuities, non-constant market parameters expressed through the use of regime-switching are included in the GMDB pricing model.