Publikationer från KTH
Not a member yet
57933 research outputs found
Sort by
Vägen till hedgefondavkastning: Hur väl kan SG CTA Indexet replikeras?
No full textThis thesis investigates the replication of the SG CTA Index using linear factor models based on futures contract data. An Ordinary Least Squares (OLS) regression model with Lasso penalty is applied, building on established replication frameworks. To further explore potential improvements in replication accuracy, a linear Support Vector Regression (SVR) model and an artificial neural network are introduced. A trend-following strategy serves as a benchmark for comparison. Model performance is evaluated across two distinct periods: the tuning set from January 2000 to December 2015, and the test set from January 2016 to March 2025, with a focus on statistical fit, financial performance, and investment risk. To address issues related to unstable portfolio positions and elevated trading costs, three alternative extensions to the OLS Lasso model are implemented: restricting the regressor universe, integrating a turnover-penalizing loss function, and employing an ensemble methodology. The findings indicate that replication is achievable with moderate success, but model fit deteriorates markedly from the tuning to the test period, likely due to changing market conditions. While the OLS Lasso model performs broadly in line with the SG CTA Index in terms of returns, it suffers from high trading costs and lacks resilience during periods of market stress. Moreover, although the replicating clone exhibits surface-level similarities, its return distribution and associated risk profile diverges substantially, and it does not outperform the simple trend-following model. Neither the neural network nor the SVR models demonstrate any clear advantages over the baseline OLS Lasso model. The extensions of the OLS Lasso model do not considerably improve the overall model fit, but lead to a meaningful reduction in trading costs. Overall, while linear replication of the SG CTA Index is feasible to some extent, the clones are limited by moderate replication accuracy and excessive trading, resulting in poor robustness and high costs. To enhance the practical viability of hedge fund replication, further exploration of methods to improve model fit, particularly during periods of market stress, while minimizing excessive trading behavior, is essential.Denna uppsats undersöker replikeringen av SG CTA Index med hjälp av linjära faktormodeller baserade på terminskontrakt. En linjär regressionsmodell (OLS) med Lasso-regularisering implementeras med utgångspunkt i tidigare forskning för hedgefondreplikering. För att undersöka potentiella förbättringar introduceras även en linjär Support Vector-baserad regressionsmodell (SVR) och ett artificiellt neuralt nätverk. En trendföljande strategi används för jämförelse. Modellerna utvärderas med avseende på replikeringsförmåga, finansiell avkastning och investeringsrisk, under två perioder: en period for parameteroptimering från januari 2000 till december 2015, samt en testperiod från januari 2016 till mars 2025. För att förbättra OLS Lasso-modellens egenskaper introduceras dessutom tre vidareutvecklingar: begränsning av antalet regressorer, tillämpning av en förlustfunktion som straffar hög portföljomsättning samt användning av en ensemblemetod. Resultaten visar att replikering är genomförbar med viss framgång, men modellens förklaringsgrad minskar påtagligt under testperioden, vilket sannolikt beror på förändrade marknadsförhållanden. OLS Lasso-modellen presterar generellt sett i linje med SG CTA Index vad gäller avkastning, men lider av höga transaktionskostnader och låg resiliens under perioder av marknadsturbulens. Trots ytligt sett liknande egenskaper, skiljer sig modellen avsevärt åt vad gäller avkastningarnas distribution och riskprofil, och presterar inte bättre än den enkla trendföljande modellen. Varken det neurala nätverket eller SVR-modellen visar några uppenbara förbättringar jämfört med referensmodellen. Vidareutvecklingarna av OLS Lasso-modellen resulterar inte i någon markant förbättring i replikeringsförmåga men minskar transaktionskostnaderna avsevärt. Sammanfattningsvis, trots att linjär replikering av SG CTA Index är genomförbar i viss utsträckning, begränsas klonerna av en relativt låg replikationsprecision och överdriven handelsaktivitet, vilket resulterar i instabilitet och höga transaktionskostnader. För att öka den praktiska tillämpbarheten av hedgefondreplikering krävs en förbättring av modellernas replikeringsförmåga, särskilt under perioder av marknadsturbulens. Dessutom är det nödvändigt med optimering av modellernas handelsstrategier
Mätning, tillit och ledarskap : Om att få struktur och kultur att samverka
No full textQC 20251020</p
Construction of house price indices in Dar es Salaam : Suggestion of a practical model for Tanzania amid data constraints
No full textReal estate significantly influences economic growth, with prices shaped by utility attributes and buyer willingness, making price dynamics crucial for stakeholders. In nascent real estate markets like Dar es Salaam, where data is less integrated and transactions often involve informal agents, creating accurate price indices is challenging, and methodologies may need to incorporate both formal and informal data sources, potentially with the help of machine learning techniques to improve predictions. Nevertheless, the Dar es Salaam housing market lacks indices, despite the existence of data sources, particularly formal and informal real estate agents. The main objective of this doctoral thesis is to examine the adoption of the best method for developing a house price index (HPI) for Dar es Salaam, Tanzania's most active real estate submarket, which shares operational characteristics with other regional submarkets in the country. This thesis consists of four papers, utilising a survey strategy and cross-sectional data from real estate agents. It examines the feasibility of using informal real estate agents' data to establish a house price index in Dar es Salaam, the impact of spatial dependence on the index, the impact of informal and formal agents' data sources on the index and the use of machine learning techniques for property valuation, aiming to highlight its feasibility for house pricing. The findings of the study indicate that the hedonic approach, with the informal agents’ data, appears to yield a useful house price index that shows a steady but rising trend (paper I). The hedonic pricing model for Dar es Salaam may not require spatial considerations due to data limitations, suggesting that proximity factors and spatial dependence may not significantly improve the house price index (paper II). Since the resulting price trend seems to be consistent with both formal and informal real estate agents, the house price index can be constructed using data from both sources. Nevertheless, incorporating data from various agent categories improves the index, likely due to the larger sample size (paper III). Despite challenges with informal market data, machine learning techniques can effectively estimate housing worth, with some methods consistently outperforming others (paper IV). The study poses several implications for various stakeholders. The hedonic modelling approach is effective for developing house price indices in Dar es Salaam's nascent housing market. Policies must encourage informal agents to share their property transaction data. This could be through mandating the digitisation of informal transactions. Policies should also encourage standardised data formats and reporting for both formal and informal housing transactions to ensure consistency and reliability in integrating datasets into machine learning models. Data privacy regulations must ensure secure and ethical handling of sensitive information from individuals and informal agents. Fastigheter påverkar avsevärt ekonomisk tillväxt, med priser som formas av nyttoegenskaper och köparens vilja, vilket gör prisdynamiken avgörande för intressenter. På begynnande fastighetsmarknader som Dar es Salaam, där data är mindre integrerade och transaktioner ofta involverar informella agenter, är det en utmaning att skapa korrekta prisindex, och metoder kan behöva införliva både formella och informella datakällor, eventuellt med hjälp av maskininlärningstekniker för att förbättra förutsägelser. Ändå saknar bostadsmarknaden i Dar es Salaam index, trots att det finns datakällor, särskilt formella och informella fastighetsmäklare. Huvudsyftet med denna doktorsavhandling är att undersöka antagandet av den bästa metoden för att utveckla ett husprisindex (HPI) för Dar es Salaam, Tanzanias mest aktiva fastighetsdelmarknad, som delar operativa egenskaper med andra regionala delmarknader i landet. Detta examensarbete består av fyra artiklar, som använder en undersökningsstrategi och tvärsnittsdata från fastighetsmäklare. Den undersöker genomförbarheten av att använda informella fastighetsmäklares data för att upprätta ett husprisindex i Dar es Salaam, effekten av rumsligt beroende av indexet, effekten av informella och formella agenters datakällor på indexet och användningen av maskininlärningstekniker för fastighetsvärdering, i syfte att belysa dess genomförbarhet för husprissättning. Resultaten av studien indikerar att det hedoniska tillvägagångssättet, med de informella agenternas data, verkar ge ett användbart husprisindex som visar en stadig men stigande trend (artikel I). Den hedoniska prissättningsmodellen för Dar es Salaam kanske inte kräver rumsliga överväganden på grund av databegränsningar, vilket tyder på att närhetsfaktorer och rumsligt beroende kanske inte avsevärt förbättrar husprisindex (artikel II). Eftersom den resulterande prisutvecklingen verkar överensstämma med både formella och informella fastighetsmäklare, kan husprisindex konstrueras med hjälp av data från båda källorna. Ändå förbättras indexet genom att införliva data från olika agentkategorier, troligen på grund av den större urvalsstorleken (artikel III). Trots utmaningar med informell marknadsdata kan maskininlärningstekniker effektivt uppskatta bostadsvärde, med vissa metoder som konsekvent överträffar andra (artikel IV). Studien har flera konsekvenser för olika intressenter. Den hedoniska modelleringsmetoden är effektiv för att utveckla husprisindex på Dar es Salaams begynnande bostadsmarknad. Policyer måste uppmuntra informella agenter att dela sina fastighetstransaktionsdata. Detta kan vara genom att kräva digitalisering av informella transaktioner. Policyer bör också uppmuntra standardiserade dataformat och rapportering för både formella och informella bostadstransaktioner för att säkerställa konsekvens och tillförlitlighet vid integrering av datauppsättningar i maskininlärningsmodeller. Datasekretessbestämmelser måste säkerställa säker och etisk hantering av känslig information från individer och informella agenter. QC 20250507</p
Assessment and Optimization of Indoor Climate in an Office Building: Balancing Comfort and Energy Efficiency
No full textThis thesis investigates the indoor climate and energy use of the B-building at KTH using IDA ICEsimulations. A total of four zones were investigated: three offices and one corridor. The resultsindicate that the current state is characterized by severe overheating, leading to significant thermaldiscomfort and very high levels of occupant dissatisfaction. Therefore, three strategies were analyzed:window improvements, external shading, and a hydronic underfloor heating and cooling system, aswell as a combined scenario integrating all strategies.The findings reveal that passive strategies, such as improved glazing and shading, reduce solar gainsand peak loads, but are insufficient to ensure acceptable comfort conditions. The active strategy,represented by the hydronic underfloor heating and cooling system, improves thermal comfort in theinvestigated zones, including the corridor. However, the combined scenario proved to be the mosteffective solution, lowering operative temperature peaks and reducing dissatisfaction.In conclusion, multiple strategies are required to address the severe overheating, as no single measurecan fully achieve acceptable comfort. The analysis also showed that the purchased energy increased;however, at the same time, the operative temperature was reduced to acceptable levels. Therefore, anintegrated approach combining both passive and active measures is needed to achieve a balancebetween comfort and energy efficiency.Denna studie undersöker inomhusklimatet och energianvändningen i B-huset vid KTH med hjälp avIDA ICE-simuleringar. Totalt analyserades fyra zoner: tre kontor och en korridor. Resultaten visar attdet nuvarande tillståndet kännetecknas av kraftig överhettning, vilket leder till betydande termisktobehag och mycket höga nivåer av missnöje bland brukarna. Därför analyserades tre strategier:fönsterförbättringar, yttre solavskärmning samt ett system med golvvärme och -kyla, samt ettkombinerat scenario som integrerar alla strategier.Resultaten visar att passiva strategier, såsom förbättrat glas och solavskärmning, minskarsolinstrålning och de höga operativa temperaturerna, men är otillräckliga för att säkerställa acceptablakomfortförhållanden. Den aktiva strategin, representerad av systemet med golvvärme och -kyla,förbättrar den termiska komforten i de undersökta zonerna, inklusive korridoren. Det kombineradescenariot visade sig dock vara den mest effektiva lösningen, eftersom det sänkte de höga nivåerna ioperativ temperatur och minskade missnöjet.Sammanfattningsvis krävs flera strategier för att hantera den allvarliga överhettningen, eftersom ingenenskild åtgärd fullt ut kan uppnå acceptabel komfort. Analysen visade också att energianvändningenökade, men samtidigt reducerades den operativa temperaturen till acceptabla nivåer. Därför behövs ettintegrerat scenario som kombinerar både passiva och aktiva åtgärder för att uppnå en balans mellankomfort och energieffektivitet.
Evaluating the Potential Impact of SolAqua’s Technology in Spanish Solar Irrigation : Economic Models and Market Research
No full textThis thesis quantifies where and how multi-megawatt photovoltaic (PV) irrigation upgraded by Solaqua’s ride-through control delivers the most economic and environmental value in Spain and builds a minute-resolution model to compare it with conventional grid and PV-hybrid operation. WP1 maps the irrigated surfaces, water use, water intensity (dam³/ha), and electricity intensity (kWh/ha) by Autonomous Community, irrigation method, crop group, and water source, showing an advanced shift to pressurized, electricity-dependent systems (~82% of surface), with drip dominant in perennials (olives, vineyards, citrus, nuts) and sprinklers/center-pivots prevalent in cereals; energy intensity is higher for groundwater (lift) and for spray methods (pressure). Three priority implementation roads emerge: first, spraydominated, groundwater-reliant cereals in Castilla y León/Aragón (with Navarra/Extremadura); second, large drip perennials in Andalucía, Castilla-La Mancha, and the citrus axis (Valenciana/Murcia); third, high-duty pockets in vegetables/root crops. WP2 develops a 1- minute PV–demand–tariff model and evaluates: all-grid; a conventional PV hybrid system that draws energy in P1–P6; and a PV+Solaqua hybrid that eliminates P1–P5 reliance by tolerating cloud-driven dips without hydraulic/electrical risk. At the study site, a real case situation of near 2.34 MWp is simulated, cutting annual costs by 12.62% (conventional PV) and 55.35% (PV+Solaqua) versus the all-grid baseline while avoiding 26.28% and 60.67% of CO₂e emissions respectively; compared with the conventional PV scenario, Solaqua saves 48.89% of the costs. In the sensitivity analysis, the savings vs subsidy coverage behaves in a linear way, reflecting how public funding is fundamental to make conventional PV systems economically feasible. Overall, the implementation of solar energy in the industry is proven to reduce both costs and emissions and help achieving SDG 6, SDG 7 and SDG 9, while implementing multi-MW PV plants with control systems that guarantee the system’s stability.Denna avhandling kvantifierar var och hur flermegawatt-fotovoltaisk (PV) bevattning, uppgraderad med Solaquas ride-through-kontroll, levererar det största ekonomiska och miljömässiga värdet i Spanien och bygger en minutupplöst modell för att jämföra den med konventionell nät- och PV-hybriddrift. WP1 kartlägger de bevattnade ytorna, vattenanvändning, vattenintensitet (dam³/ha) och elintensitet (kWh/ha) per autonom region, bevattningsmetod, grödgrupp och vattenkälla. Resultaten visar ett avancerat skifte mot trycksatta, elberoende system (~82 % av ytan), där droppbevattning dominerar i fleråriga grödor (oliver, vinrankor, citrus, nötter) och sprinklers/centerpivots är vanligast i spannmål; energiintensiteten är högre för grundvatten (lyft) och för spridningsmetoder (tryck). Tre prioriterade implementeringsvägar framträder: för det första, spridningsdominerade, grundvattenberoende spannmål i Castilla y León/Aragón (samt Navarra/Extremadura); för det andra, stora droppbevattnade fleråriga grödor i Andalucía, Castilla-La Mancha och citrusaxeln (Valenciana/Murcia); för det tredje, högintensiva fickor i grönsaker/rotfrukter. WP2 utvecklar en 1-minuts PV–efterfråge–tariffmodell och utvärderar: helt nätbaserad drift; ett konventionellt PV-hybridsystem som tar energi i P1–P6; samt ett PV+Solaqua-hybridsystem som eliminerar P1–P5-beroendet genom att tolerera molndrivna dippar utan hydrauliska/elektriska risker. På studieplatsen simuleras en verklig situation på nära 2,34 MWp, vilket minskar de årliga kostnaderna med 12,62 % (konventionell PV) respektive 55,35 % (PV+Solaqua) jämfört med den helt nätbaserade referensen, samtidigt som 26,28 % respektive 60,67 % av CO₂eutsläppen undviks; jämfört med det konventionella PV-scenariot sparar Solaqua 48,89 % av kostnaderna. I känslighetsanalysen beter sig besparingarna i förhållande till subventionsnivån på ett linjärt sätt, vilket visar att offentlig finansiering är avgörande för att göra konventionella PV-system ekonomiskt genomförbara. Sammantaget visar implementeringen av solenergi i industrin att både kostnader och utsläpp kan minskas, samt att det bidrar till att uppnå SDG 6, SDG 7 och SDG 9, samtidigt som fler-MW PV-anläggningar kan implementeras med kontrollsystem som garanterar systemets stabilitet
Enzyme catalysis as a tool in building block synthesis
No full textTraditional production of chemicals often relies on the use of petroleum-based or toxic raw materials, harsh conditions, and suffers from inefficient reactions. Hence, improvements are needed to sustainably produce chemicals. Enzymes, nature’s catalysts, are a potential solution to some of these issues. They increase the rate of reactions under mild conditions with high substrate specificity. However, they often need to be modified to work in industrial settings. Efforts also need to be made to avoid toxic raw materials and the production of harmful products. This thesis aims to develop more sustainable methods for chemical synthesis by employing enzyme catalysis in an interdisciplinary approach. In paper I, chemoenzymatic methods were developed for the valorization and polymerization of a terpene by-product from the paper and pulp industry to create biobased plastics. Paper II explored biocatalytic amide bond formation. Robust ancestral enzymes with altered activities were designed using ancestral sequence reconstruction, a technique leveraging evolutionary information to predict ancestral protein sequences. The extant enzyme and the ancestral variants were used in the coupling of a set of safe substrates derived from an in silico toxicity filtering pipeline. Paper III investigated observed differences between the extant enzyme and one ancestor from paper II. Through computational simulations and enzyme mutant testing, plausible key residues responsible for the change were identified. A highly active ancestral mutant also demonstrated successful scaled-up synthesis with cofactor recycling. Lastly, in paper IV, ecotoxicity prediction models were applied to the substrate dataset from paper II. The predictions had low reliability, and ways to improve the reliability of ecotoxicity predictions were discussed. In summary, this thesis highlights alternative routes for more sustainable chemical synthesis and the potential of enzyme catalysis.Kemikalieproduktion är ofta beroende av petroleumbaserade eller giftiga råvaror, tuffa reaktionsförhållanden, och lider av ineffektiva reaktioner. Därför behövs det nya metoder för att kunna producera kemikalier mer hållbart. Enzymer, naturens egna katalysatorer, är en potentiell lösning till vissa av dessa problem. Enzymer ökar reaktionshastigheten under milda förhållanden med hög substratspecifictet, dock behöver de oftast modifieras för att fungera i industriella miljöer. Det behövs även göras insatser för att undvika användandet och skapandet av giftiga föreningar. Denna avhandlingen syftar till att utveckla mer hållbara metoder för kemisk syntes genom att tillämpa enzymkatalys i ett tvärvetenskapligt tillvägagångssätt. I artikel I utvecklades kemoenzymatiska metoder för valorisering och polymerisering av en terpenbiprodukt från pappers- och massaindustrin för skapandet av biobaserade plaster. I artikel II undersöktes biokatalytisk amidsyntes. Robusta förfädersenymer med förändrade aktiviteter skapades genom ancestral sekvensrekonstruktion, vilket är en teknik som använder evolutionär information för att förutspå förfäders proteinsekvenser. Det moderna enzymet och dess förfädersenzymer användes för att skapa amider från ett set säkra substrat framtagna från en toxicitetsfiltreringspipeline. Artikel III undersökte skillnader som observerades mellan det moderna enzymet och ett förfädersenzym från artikel II. Genom datorsimuleringar och testandet av enzymmutanter identifierades motiv troligt ansvariga för de observerade ändringarna. En högaktiv förfädersmutant kunde framgångsrikt tillämpas i en uppskalad reaktion med kofaktoråtervinning. I artikel IV tillämpades ekotoxicitet-prediktionsmodeller på datasetet av substrat från artikel II. Prediktionerna hade låg reliabilitet, och sätt för att förbättra detta diskuterades. Sammanfattningsvis, den här avhandlingen visar alternativa sätt för mer hållbar produktion av kemikalier samt potentialen hos enzymkatalys.QC 20250829</p
Optimering av hushållsbatterier för frekvensreglering och elprisarbitrage : Batterischemaläggning baserad på prisprognoser för deltagande i svenska FCR-marknader
No full textThis thesis addresses the optimization of Battery Energy Storage System (BESS) fleets participating simultaneously in Swedish Frequency Containment Reserve (FCR-N, FCR-D Up, FCR-D Down) markets and energy arbitrage. A Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model is developed to determine the optimal hourly battery scheduling, considering BESS technical limitations (state of charge, power capacity, efficiency), specific Swedish Frequency Containment Reserve (FCR) market regulations for Limited Energy Resources (LER), and the cost of battery degradation through cycling. As FCR market bids are placed before prices are finalized, the study also develops and evaluates price forecasting models, including ARIMA and simpler baselines, to provide necessary input for the optimization under realistic conditions. Using historical market data from February to December 2024, simulations show that the proposed multi-market optimization strategy significantly increases potential revenue (up to +34.8% under perfect foresight) compared to baseline single-market strategies, such as participating only in Frequency Containment Reserve - Disturbance (FCR-D) markets. Frequency regulation services, particularly FCR-D, are identified as the dominant revenue source, with energy arbitrage offering negligible returns during the study period. Even with imperfect price forecasts, the optimization approach yields revenue gains (+3.7% to +12.0%) over the baseline of only participating in FCR-D, demonstrating practical viability. Furthermore, the analysis indicates that incorporating degradation costs effectively limits battery wear without substantial profit reduction, and heuristic charging constraints can mitigate impacts on the newly introduced household power tariffs of Sweden, while maintaining high net earnings. This research provides a framework for optimally managing residential BESS fleets, enhancing their profitability and contribution to grid stability through intelligent multi-market participation driven by price forecasts.Rapporten syftar till att optimera användningen av aggregerade batterilagringsystem (BESS) som deltar i olika svenska frekvensregleringsmarknader (FCR-N, FCR-D Upp, FCR-D Ner) samt genomför elpris-arbitrage. En MILPmodell utvecklas för att bestämma optimal schemaläggning av batterierna, med hänsyn till tekniska begränsningar (laddningsnivå, effektkapacitet, verkningsgrad), specifika svenska FCR-regler för Limited Energy Resources (LER), samt kostnaden för batteridegradering genom cykling. Eftersom bud på FCR-marknader lämnas innan priserna fastställs, utvecklas och utvärderas även prisprognosmodeller, inklusive ARIMA och enklare baseline-modeller, för att ge nödvändiga indata till optimeringen under realistiska förhållanden. Genom simuleringar med historisk marknadsdata från februari till december 2024 visar resultaten att den föreslagna multi-marknadsoptimeringsstrategin ökar de potentiella intäkterna (upp till +34,8 % med perfekt prisinformation) jämfört med nuvarande strategier som enbart deltar i FCR-D marknaden. Frekvenregleringstjänster, särskilt FCR-D Ner, identfieras som den dominerande intäktskällan, medans elpris-arbitrage genererar minimala intäkter under den studerade tidsperioden. Även med suboptimala prisprognoser ger optimeringsmetoden ökade intäkter (+3,7 % till +12,0 %) jämfört med enbart deltagande i FCR-D, vilket visar på praktisk användbarhet. Analysen visar även att inkludering av degraderingskostnader i optimeringsmodellen effektivt begränsar batterislitage utan att de totala intäkterna påverkas nämnvärt. Genom att implementera begränsningar i maximal laddningshastighet under olika tider på dygnet kan även effekten på de nyligen introducerade svenska effekt tarifferna minimeras, utan större påverkan på intäkterna. Studien presenterar ett ramverk för optimal styrning av aggregerade bostadsbaserade batterilagringssystem, vilket ökar deras lönsamhet och bidrar till stabilisering av elnätet genom intelligent deltagande på flera frekvenskregleringsmarknader baserat på prisprognoser
Utvidgning av procedurella genereringsmetoder som använder cellulära automater för att generera urbana vägmönster
No full textCreating graphic content for virtual worlds, such as cities for games, is a task that can be time-consuming and difficult. One solution to this problem is procedural generation, an approach in which the content is generated algorithmically rather than manually. There are several methods of doing this, one of which uses cellular automata, a grid of cells where each cell holds one of a finite number of states. In the past, this method has been used to create road patterns that serve as a foundation for the generation of virtual cities. These road patterns are organic and irregular-looking, making them well-suited for ancient cities. This study expands on the previous method by substituting two steps of the original process with a single step from a method originally used to generate cave levels using cellular automata. The result is simpler code with fewer steps that generates similar (although not identical) results faster. Samples from the modified program are analyzed and compared to those generated by the original program. This study also explores and proposes a second method that builds upon one of the steps from the original code, but replaces several of the other steps with a new algorithm that randomizes dots in the grid. The result is an alternative that generates more structured-looking road patterns that are well suited for modern-looking cities, as opposed to ancient ones. These patterns can be generated in only two or three steps, depending on the needs, and the process takes significantly less time compared to the other methods described in this study.Att skapa grafiskt innehåll till virtuella världar, såsom städer till spel, är en uppgift som kan vara tidskrävande och svår. En lösning på detta problem är procedurell generering, ett tillvägagångssätt där innehållet genereras algoritmiskt snarare än manuellt. Det finns flera metoder för att göra detta, varav en använder cellulära automater, ett rutnät av celler där varje cell har ett av ett ändligt antal tillstånd. Tidigare har denna metod använts för att skapa vägmönster som har tjänat som grund för att generera virtuella städer. Dessa vägmönster ser organiska och oregelbundna ut, vilket gör att de passar bra för antika städer. Denna studie utvecklar den tidigare metoden genom att substituera två av stegen i originalprocessen med ett enda steg från en metod som ursprungligen använts för att generera grottnivåer med cellulära automater. Resultatet är enklare kod med färre steg som genererar liknande (om än inte identiska) resultat snabbare. Utdata från det modifierade programmet analyseras och jämförs med exempel som genererats av originalprogrammet. Denna studie utforskar och föreslår även en andra metod som bygger på ett av stegen från originalkoden, men ersätter flera av de andra stegen med en ny algoritm som randomiserar punkter i rutnätet. Resultatet är ett alternativ som genererar mer strukturerade vägmönster som är väl lämpade för städer med ett modernare utseende, till skillnad från antika sådana. Dessa mönster kan genereras i endast två eller tre steg, beroende på behov, och processen tar betydligt mindre tid jämfört med de andra metoderna som beskrivs i denna studie
Efficient Strategies for Safety Assurance of Automated Driving Systems
No full textBy relieving the human driver of the responsibility of safely operating the vehicle, Automated Driving Systems (ADSs) (colloquially known as self-driving cars) can free up time and possibly also reduce the number of road accidents. Paradoxically, even though safety is one of the main expectations of ADSs, it is also one of the major challenges and arguably one of the key reasons why we have yet to see widespread market deployment of such systems. Contrary to previous generations of automotive systems, common development and safety assurance practises no longer suffice to accommodate the increased system complexity and operational uncertainty inherent to an ADS. Indeed, concrete models and means to show safety fulfilment before deployment remain elusive. For that purpose, this thesis focuses on efficient strategies for safety assurance of ADSs and explores this from three angles. Firstly, a comprehensive review of the state of the art has been conducted to identify and structure available methods for providing (predictive) evidence of the safety of the ADS, and to identify gaps and directions where further research is needed. Secondly, the task of ensuring completeness of both the Verification and Validation (V&V) as well as the safety requirements of the ADS has been explored. The appropriate definition, formalisation and management of an Operational Design Domain (ODD) provide a means to ensure alignment between specification, testing and operations of the ADS – suggesting one way of closing the completeness gap for the V&V. Furthermore, to address the exhaustiveness of the safety requirements, this thesis proposes the use of a Quantitative Risk Norm (QRN) to elicit quantitative vehicle-level requirements. A QRN facilitates this exhaustiveness by considering frequencies of loss events (e.g. accidents) rather than requiring an enumeration of all possible hazards pertaining to the ADS. Thirdly, this thesis extends the concept of Precautionary Safety (PcS) proposing a methodology for connecting the quantitative safety requirements of the QRN and the runtime decisions of the ADS. This is enabled by augmenting the ADS’s situation awareness (SAW) with an understanding of its own ability to avoid different loss events. Using this enhanced SAW model and by subsequently accounting for the uncertainties of the loss event probabilities, enables an assessment of the QRN even when there is limited data available. Consequently, the proposed methodology can ensure that the ADS indeed only takes decisions that are known to fulfil the QRN. Jointly, the work presented in this thesis paves a way for how to bridge quantitative safety requirements and runtime decision-making of the ADS, and a possible strategy for efficient safety assurance of ADSs is outlined – drawing upon the contributions of the appended papers. There are still several open questions to understand the implications of this approach but the work showcased herein provides a solid foundation for such future work. Automatiserade förarsystem (ADSer) (även kallade självkörande bilar) kan frigöra tid och möjligen även minska antalet olyckor i traffiken, genom att avlösa den mänskliga föraren från ansvaret för att köra säkert. Även om säkerhet (safety, security är inte inkluderat i denna avhandling) är en av de största förväntningarna på ADSer, så är det paradoxalt nog även en av de största utmaningarna. Kanske till och med en av huvudanledningarna till att vi ännu inte har sett någon bred lansering av denna typ av system på våra vägar. Metoder för utveckling och säkerhetsbevisning som använts för tidigare generationers system inom bilindustrin är inte längre tillräckliga för att hantera den ökade systemkomplexiteten och de osäkerhetsfaktorer som kännetecknar en ADS. Trots framsteg saknas accepterade, konkreta modeller och metoder för att framställa säkerhetsbevis innan ADSen lanseras på publika vägar. Som en del i att råda bot på detta fokuserar denna avhandling på strategier för säkerhetsbevisning av ADSer och utforskar detta område ur tre vinklar. För det första, har en omfattande litteraturestudie genomförts för att identifiera och strukturera befintliga metoder som bidrar till säkerhetsbevisningen för ADSer. I det arbetet identifierades också kvarstående forskningsluckor, som kräver ytterligare forskning. För det andra, har komplettheten av både verifikationen och valideringen (V&V) samt säkerhetskraven på ADSen utforskats. Genom att bidra med en tillräcklig definition, formalisering och hantering av en Operational Design Domain (ODD) kan det verktyget stötta både specifikationen och testningen av systemet samt när det väl är i funktion (i runtime). ODDen ger således en potentiell väg framåt för att säkerställa komplettheten av V&V processerna och fyra konkreta strategier för att undvika att lämna ODDen presenteras. Vidare, så har en Kvantitativ Risk Norm (QRN) föreslagits för att förenkla arbetet med att uppnå kompletthet av säkerhetskraven på ADSen. Detta genom att kräva uppfyllnad av kvantitativa krav på antalet incidenter istället för att kräva en uppräkning av alla potentiella risker (hazards). För det tredje, har konceptet med försiktig säkerhet (Precautionary safety) (PcS) vidare-utvecklats för att ge en konkret koppling mellan uppfyllnaden av en QRN och de beslut ADSen tar i runtime. Detta möjliggörs genom att utöka ADSens medvetenhet (situation awareness, SAW) om sin omgivning med en förståelse för det egna systemets förmåga att undvika olika incidenter. Trots begränsad tillgång till data möjliggör denna metod att ta fram en säker körpolicy som uppfyller QRNen genom att hantera de olika osäkerheterna i modellerna som underbygger PcS konceptet. Denna hantering gör det även möjligt att ADSen bara tar beslut som den vet kommer uppfylla QRNen. Dessa tre områden utgör en möjlig väg framåt för en effektiv (efficient inte bara effektiv) strategi för säkerhetsbevisning för ADSer. Det finns visserligen mycket jobb kvar att göra för att förstå alla implikationer av denna strategi, men det arbete som läggs fram i denna avhandling ger en bra bas att stå på inför en fortsatt utforskning av denna eller ytterligare strategier för effektiv säkerhetsbevisning av ADSer.QC 20251030</p
Thermal Management Analysis in High Voltage Junction Boxes of Electric Trucks
No full textAs Sweden aims its goals to achieve net zero emissions of green house gases by 2045,the transport sector is accountable for a crucial share of the emissions. For several decades, Sweden has already established electric cars. Through out the time, electric buses, trucks and other heavy-duty vehicle are deliberately being placed to function allaround Sweden. With the increase of battery electric trucks operating in Sweden, the need of having a reliable vehicle charging technology is growing equally. Optimizing the charging infrastructure involves efficient power management coupled with minimizing the production costs of electrical components within the vehicle. This thesis delivers a comprehensive thermal management analysis of high-voltage junction boxes in battery electric trucks with a focus on optimizing several cooling strategies for the busbars operated under a steady-state condition. The evaluation is done for three contrasting thermal designs: Model A using only natural convection method, Model B using passive cooling methods with extruded aluminum fins on the box and Model Cusing forced-air cooling method with integrated fans. In addition to the cooling method comparison, each model is is computed across five busbar thicknesses, ranging from 5 mm to 9 mm. The purpose behind thickness variety is to investigate the impact of conductor size on thermal behavior.All the different configuration performed a thermal simulation using ANSYS Fluent. They are then evaluated using key performance indicators including average and maximum temperatures, surface heat flux, thermal resistance, andsystem cost. The results indicate that Model C achieves the lowest operating temperatures and most stable thermal gradients but suffers with the highest manufacturing and integration costs. Whereas, Model B developed a balanced performance that offers a combination of good thermal behaviour with a better cost-effectiveness and system simplicity. All varieties of thermal improvements lessen after thickness of 7 mm. A thorough framework was formed by integrating a weighted scoring method to identify the most advantageous out of these factors: thermal performance, thermal resistance, cost, and system weight. The investigation offers Model B with a 5 mm busbar as the most practical and thermally efficient design. The results featured that Model B has a good balance of trade-offs between cooling performance and overall system’s manufacture. This thesis provides designin sights for thermally stable, cost-efficient high-voltage junction boxes, with sustainability consideration that support a scalable and reliable electric vehicle architecture.Sverige har som mål att uppnå nettonollutsläpp av växthusgaser till år 2045, där transportsektorn står för en betydande andel av utsläppen. Elbilar har varit etablerade i Sverige i flera decennier, och med tiden har även eldrivna bussar, lastbilar och andra tunga fordon successivt implementerats i hela landet. I takt med att antalet batterielektriska lastbilar ökar, växer också behovet av tillförlitlig laddningsteknik. Att optimera laddinfrastrukturen innebär att kombinera effektiv energihantering med minimerade produktionskostnader för elektriska komponenter i fordonet. Denna avhandling presenterar en omfattande analys av termisk hantering i högspänningskopplingsdosor i batterielektriska lastbilar, med fokus på att optimera olika kylstrategier för kopparledare (busbars) under stationära driftförhållanden. Tre olika termiska designlösningar har utvärderats: Modell A, som utnyttjar naturlig konvektion; Modell B, med passiv kylning via extruderade aluminiumflänsar; och Modell C, med aktiv kylning genom integrerade fläktar. Utöver jämförelsen mellan kylmetoder har varje modell analyserats med fem olika ledartjocklekar, från 5 mm till 9 mm, för att undersöka hur storleken på ledaren påverkar dess termiska beteende. Alla konfigurationer har simulerats termiskt i ANSYS Fluent och utvärderats utifrån nyckelindikatorer såsommedel- och maxtemperatur, värmeflöde vid ytan, termisk resistans och systemkostnad. Resultaten visar att Modell C uppnår de lägsta driftstemperaturerna och de mest stabila termiska gradienterna, men till priset av de högsta tillverknings- och integrationskostnaderna. Modell B uppvisar däremot en balanserad prestanda som kombinerar god termisk funktion med bättre kostnadseffektivitet och systemmässig enkelhet. Samtliga förbättringar i den termiska prestandan avtar efter en tjocklek på 7 mm. En struktureradutvärderingsram togs fram genom att tillämpa en viktad poängsättningsmetod för att identifiera den mest fördelaktiga lösningen baserat på faktorerna: termisk prestanda, termisk resistans, kostnad och systemvikt. Undersökningen visar att Modell B med en 5mm tjock busbar är den mest praktiska och termiskt effektiva designen. Resultaten lyfter fram att Modell B erbjuder en välavvägd kompromiss mellan kylprestanda och systemets tillverkningsmässiga krav. Denna avhandling ger designinsikter för termiskt stabila och kostnadseffektiva högspänningskopplingsdosor, med hållbarhetsaspekter som stödjer en skalbar och tillförlitlig arkitektur för eldrivna tunga fordon