Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPCNot a member yet
290727 research outputs found
Sort by
Novel ML-based load frequency controller for microgrid stability
No full textMicrogrids have become an essential component of modern electrical systems due to their economic, technical, and environmental benefits. Despite their advantages, they face significant challenges in maintaining frequency stability, primarily due to the inherent variability of renewable energy sources (RESs), fluctuating electric loads, and the dynamic behaviour of energy storage systems. The intermittent and non-inertial nature of RESs such as solar and wind exacerbates these frequency deviations, particularly in islanded microgrids. To address these issues, this study introduces a novel Load Frequency Control (LFC) strategy based on machine learning (ML) technique. An islanded microgrid configuration is modelled for Madrid, Spain, incorporating a diesel generator, solar photovoltaic (PV) system, wind turbine, and battery energy storage system (BESS). The proposed control approach employs an advanced machine learning-based optimization algorithm Proximal Policy Optimization (PPO) to dynamically regulate system frequency under varying load and generation conditions. To improve PPO’s performance, its hyperparameters are tuned using a Genetic Algorithm (GA). Photovoltaic and wind profiles are obtained from the System Advisor Model (SAM), while the diesel generator and battery systems are sized based on empirical demand data. For comparison, GA is also applied independently as a benchmark heuristic method. While GA offers an evolutionary optimization approach, PPO utilizes reinforcement learning to adapt control strategies through real-time environmental interaction. Both algorithms are rigorously tested through simulations under diverse operating conditions, including load perturbations and renewable variability. Simulation results highlight the superior performance of the PPO-based controller, demonstrating enhanced frequency stability, faster response, and reduced settling times compared to GA. The findings establish PPO as a robust and efficient solution for intelligent LFC, making it well-suited for real-time control applications in isolated, RES-dominated microgrids. This work contributes to the development of resilient and adaptive energy management strategies, supporting the broader transition to sustainable power systems
Drug–target residence time: Analyzing cooperativity effects in G protein-coupled receptors by mathematical modeling and molecular dynamics simulations
No full textDrug–target residence time (t) is reviewed from two perspectives: mathematics and molecular dynamics. The first focuses on the quantification of t using a mathematical formalism applicable to different pharmacological mechanistic conditions. This formalism is based on the concept of the smallest-modulus eigenvalue of a subsystem of interest, in which the global formation process has been eliminated. The second includes relevant studies of recent years to provide a structural explanation of t predictions. Special attention is paid to physically supported artificial intelligence methods. The main objective of this minireview is to promote a combined approach in which mathematics and physics work synergistically to describe the complexity associated with t in G protein-coupled receptors.Peer ReviewedPostprint (published version
RV.S7.DR.V7 Disciplinas
No full textVídeos docents de l'assignatura Representació Arquitectònica II (REVIT) impartida per Isidro Navarro, PDI de l'ETSA
RV.S5.DR.V9 Asociar Parámetros
No full textVídeos docents de l'assignatura Representació Arquitectònica II (REVIT) impartida per Isidro Navarro, PDI de l'ETSA
RV.S8.DR.V8 Lumion Modelos y Entorno
No full textVídeos docents de l'assignatura Representació Arquitectònica II (REVIT) impartida per Isidro Navarro, PDI de l'ETSA
Acte central del Dia Internacional de la Dona i la Nena en la Ciència a la UPC
No full textEl 19 de febrer, la @upcVilanova ha organitzat l'acte institucional per commemorar el Dia Internacional de la Dona i la Nena en la Ciència a la UPC, amb una jornada que ha donat visibilitat al talent femení en aquest àmbit. L'acte ha coincidit amb la celebració aquest any del 125è aniversari de l'Escola
RV.S1.DR.V5 Elementos y Categorías
No full textVídeos docents de l'assignatura Representació Arquitectònica II (REVIT) impartida per Isidro Navarro, PDI de l'ETSA
Estudi qualitatiu i quantitatiu de la resposta estructural del model físic (Kit Mola)
No full textAquest Treball de Fi de Grau presenta la caracterització mecànica i la validació estructural del Mola Structural Kit, un sistema de modelització física dissenyat per simular el comportament d'estructures a escala. L'objectiu principal és determinar si aquest model pot reproduir amb precisió els fenòmens descrits per la teoria de la resistència de materials i la mecànica d'estructures. En una primera fase, s'ha dut a terme una caracterització experimental als laboratoris de la universitat mitjançant assajos de tracció per determinar la rigidesa axial (EA) i assajos de flexió per obtenir la rigidesa flexional (EI) dels components. Per tal de donar rigor a l'anàlisi, s'ha contrastat la resposta de les barres helicoïdals amb la teoria de molles de Carles Riba, justificant l'ús del mòdul de rigidesa transversal (G) i definint un mòdul d'elasticitat equivalent (Eeq) que permet homogeneïtzar el material per al seu posterior càlcul computacional.[1] Els resultats obtinguts mostren una elevada convergència entre la teoria i la realitat física del model, amb errors relatius inferiors al 10% en la predicció de fletxes. Així mateix, l'estudi qualitatiu ha permès documentar amb èxit fenòmens d'estabilitat com el vinclament d'elements comprimits, la influència de la rigidesa dels nòduls en la distribució de moments i la importància dels arriostraments en la rigidesa lateral. Es conclou que el kit és una eina fidel i robusta per a l'anàlisi estructural, proporcionant una comprensió física intuïtiva essencial per al disseny en enginyeria
Comparative analysis of planetary boundary layer heights during the BELLA CIAO measurement campaign in Italy
No full textThis study presents an intercomparison of planetary boundary layer height (PBLH) estimates derived from three distinct approaches: the Morphological Image Processing Approach (MIPA) algorithm applied to ground-based lidar measurements, European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) Reanalysis 5th Generation (ERA5) and Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications Version 2 (MERRA-2) reanalysis model outputs, and radiosonde (RS) observations, this latter being taken as reference. The intercomparison was conducted during three measurement episodes, encompassing a total of 153 h (6 days), as part of the Boundary Layer Extensive Campaign with muLti-instrumentaL Analysis (BELLA), carried out in spring and early summer 2024 at the CNR-IMAA Atmospheric Observatory (CIAO) in southern Italy (40.60N, 15.72E). The study provides insights into the performance and reliability of these PBLH estimation approaches under diverse atmospheric scenarios. Visual and statistical analyses of selected case studies indicate that MIPA often tracked the aerosol layering structure and diurnal PBLH evolution more closely than ERA5 and MERRA-2, particularly during convective growth and evening transitions. On the other hand, it is found that ERA5 provides more accurate estimates of the nighttime PBLH, where MIPA shows poor nighttime estimation capabilities. Quantitative comparison against radiosonde data reveals that MIPA reaches a weighted root mean square error (RMSEw) of 380 ± 41 m with a coefficient of determination (R 2 ) of 0.68 ± 0.16, while ERA5 shows an RMSEw of 292 ± 72 m and an R 2 of 0.81 ± 0.11; and MERRA-2 shows an RMSEw of 631 ± 124 m and an R 2 of 0.34 ± 0.21. By combining MIPA daytime and ERA5 nighttime PBLH, the overall results are improved, obtaining an R 2 = 0.86 ± 0.08 and an RMSEw of 213 ± 40 m. This intercomparison highlights the strengths and limitations of each method and demonstrates the benefits of combining complementary PBLH retrieval techniques. The findings contribute to refining boundary layer monitoring methodologies and provide guidance for operational atmospheric observation networks.This research was funded by the ITINERIS, Italian Integrated Environmental Research Infrastructure System (IR0000032, D.D. n.130/2022-CUPB53C22002150006) Funded by EU—Next Generation EU PNRR-Mission 4-Component 2-Investment 3.1., by the MUR (Italian Ministry of University and Research) that funded the work under PER-ACTRIS-IT (Potenziamento della com-ponente italiana della Infrastruttura di Ricerca Aerosol, Clouds and Trace Gases Research Infra-structure)- Avviso MUR D.D. n. 2595 del 24.12.2019 Piano Stralcio “Ricerca e Innovazione 2015–2017”, through PIR01_00015, CUP B17E19000000007 and CIR01_00015, CUP F88I2000019000, and through the Joint Research Unit ACTRIS Italy, D. M. n. 571 del 21-6-2022, Fondo ordinario per gli enti e le istituzioni di ricerca (FOE) 2022 and D. M. n. 789 del 21-06-2023 Fondo ordinario per gli enti e le istituzioni di ricerca (FOE) 2023. The authors acknowledge financial support under the National Recovery and Resilience Plan (NRRP), Mission 4, Component 2, Investment 1.1, Call for tender No. 1409 published on 14.9.2022 by the Italian Ministry of University and Research (MUR), funded by the European Union—NextGenerationEU—Project Title PBLhsat CUP P20224AT3 W Grant Assignment Decree No. 965 adopted on 30 June 2023 by the Italian Ministry of University and Research (MUR). This research is part of the project PID2024-155592OB-C21, funded by MInisterio de Ciencia, Innovación y Universidades (MICIU)/Agencia Estatal de Investigación (AEI)/10.13039/501100011033 and ERDF/EU.Peer ReviewedArticle signat per 19 autors/es:
Andreu Salcedo-Bosch 1, Francesc Rocadenbosch 1,2 , Kefei Zhang 3, Carina Inés Argañaraz 4, Gabriele Curci 4, Aldo Amodeo 5, Alberto Arienzo 5, Giuseppe D’Amico 5, Benedetto De Rosa 5, Ilaria Gandolfi 5, Paolo Di Girolamo 6, Lucia Mona 5, Fabrizio Marra 5, Michail Mytilinaios 5, Marco Rosoldi 5, Donato Summa 5, Gemine Vivone 5, Marco Di Paolantonio 7 and Simone Lolli 5 / 1- CommSensLab-UPC, Signal Theory and Communications Department, Universitat Politecnica de Catalonia, Carrer de Jordi Girona, 31, 08034 Barcelona, Spain; 2- Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (Institute of Space Studies of Catalonia, IEEC), 08034 Barcelona, Spain; 3- School of Environment Science and Spatial Informatics, Chinese University of Mining and Technology (CUMT), Xuzhou 210044, China; 4- Physics Department, University degli Studi dell’Aquila, Via Vetoio, 67100 L’Aquila, Italy; [email protected]; 5- Institute of Methodologies for Environmental Analysis (IMAA), National Research Council (CNR), Contrada S. Loja snc, 85050 Tito Scalo, Italy; [email protected] (I.G.); [email protected] (L.M.); [email protected] (S.L.); 6- Dipartimento di Ingegneria, Università degli Studi della Basilicata, 85100 Potenza, Italy; 7- Dipartimento di Scienze della Salute, Università degli Studi della Basilicata, 85100 Potenza, ItalyPostprint (published version
Revealing ultrafast dynamics in hexagonal boron nitride with attosecond X-ray absorption fine-structure spectroscopy
No full text(English) Since the invention of the integrated circuit (IC) in the 1950s, modern civilization has been built upon its foundation. As ICs continue to scale down and operate at higher speeds, managing heat dissipation and energy transfer process is critical to overcoming performance limitations and enabling the development of next-generation ICs. In classical models, electrons and phonons are treated as independent systems to simplify calculations. This approximation successfully describes electronic band structures, charge transport, and optical responses in many materials under equilibrium conditions. However, it neglects the critical role of electron-phonon coupling, a fundamental many-body interaction that governs non-equilibrium energy exchange between electronic and lattice degrees of freedom. Recent advances in attosecond X-ray absorption fine structure (atto-XAFS) spectroscopy offer an unprecedented opportunity to observe electron-phonon coupling dynamics with both attosecond temporal and element-specific resolution. Hexagonal boron nitride (hBN), a widely studied prototypical material with diverse applications, still presents unresolved questions regarding its ultrafast dynamics. In this work, we investigate the coupled electron and phonon dynamics in bulk hBN using atto-XAFS. By employing different excitation conditions and exploiting different temporal resolutions, we disentangle the respective contributions of electrons and phonons to the transient response, demonstrating the unique capability of atto-XAFS to probe many-body dynamics in real-time. To enable further studies of novel materials, we upgraded our titanium-doped sapphire (Ti:sapphire) chirped pulse amplification (CPA) laser system, integrated a new commercial TOPAS optical parametric amplifier, designed a novel microfluidics gas target combined with a piezo pulse valve system aimed at reducing helium consumption for high harmonic generation (HHG), implemented a cryogenic sample mount for temperature-dependent measurements, and replaced the diffraction grating in the soft X-ray spectrograph with high diffraction efficiency and high resolving power reflection zone plates. We demonstrate the enhanced performance of the upgraded system for future advanced atto-XAFS experiments.(Català) Des de la invenció del circuit integrat (CI) a la dècada de 1950, la civilització moderna s’ha construït sobre el seu fonament. A mesura que els CI continuen reduint la seva escala i operant a velocitats més altes, la gestió de la dissipació de calor i del procés de transferència d’energia és crítica per superar les limitacions de rendiment i possibilitar el desenvolupament de CI de nova generació.
En els models clàssics, els electrons i els fonons es tracten com a sistemes independents per simplificar els càlculs. Aquesta aproximació descriu amb èxit les estructures de bandes electròniques, el transport de càrrega i les respostes òptiques en molts materials en condicions d’equilibri. Tanmateix, passa per alt el paper crític de l’acoblament electró-fonó, una interacció fonamental de molts cossos que regeix l’intercanvi d’energia no en equilibri entre els graus de llibertat electrònics i de la xarxa. Els avenços recents en l’espectroscòpia d’estructura fina d’absorció de raigs X d’attosegon (atto-XAFS) ofereixen una oportunitat sense precedents per observar la dinàmica de l’acoblament electró-fonó amb resolució temporal d’attosegon i específica d’element.
El nitrur de bor hexagonal (hBN), un material prototípic àmpliament estudiat amb diverses aplicacions, encara presenta preguntes no resoltes pel que fa a la seva dinàmica ultraràpida. En aquest treball, investiguem la dinàmica acoblada d’electrons i fonons en hBN massís utilitzant atto-XAFS. Mitjançant diferents condicions d’excitació i aprofitant diverses resolucions temporals, desemboirem les respectives contribucions d’electrons i fonons a la resposta transitòria, demostrant la capacitat única de l’atto-XAFS per sondar dinàmiques de molts cossos en temps real.
Per possibilitar futurs estudis de materials nous, vam actualitzar el nostre sistema làser d’amplificació de polsos chirpats (CPA) de safir dopat amb titani (Ti:sapphire), vam integrar un nou amplificador paramètric òptic comercial TOPAS, vam dissenyar un nou objectiu de gas microfluídic combinat amb un sistema de vàlvula de pols piezoelèctrica destinat a reduir el consum d’heli en la generació d’harmònics alts (HHG), vam implementar un suport criogènic per a mesures dependents de la temperatura i vam substituir la xarxa de difracció de l’espectrògraf de raigs X tous per plaques de zona de reflexió amb alta eficiència de difracció i alt poder de resolució. Demostrem el rendiment millorat del sistema actualitzat per a futurs experiments avançats d’atto-XAFS.(Español) Desde la invención del circuito integrado (CI) en la década de 1950, la civilización moderna se ha construido sobre su fundamento. A medida que los CI continúan reduciendo su escala y operando a mayores velocidades, la gestión de la disipación de calor y del proceso de transferencia de energía es crítica para superar las limitaciones de rendimiento y posibilitar el desarrollo de CI de nueva generación.
En los modelos clásicos, los electrones y los fonones se tratan como sistemas independientes para simplificar los cálculos. Esta aproximación describe con éxito las estructuras de bandas electrónicas, el transporte de carga y las respuestas ópticas en muchos materiales bajo condiciones de equilibrio. Sin embargo, pasa por alto el papel crítico del acoplamiento electrón-fonón, una interacción fundamental de muchos cuerpos que rige el intercambio de energía no en equilibrio entre los grados de libertad electrónicos y de la red. Los avances recientes en la espectroscopía de estructura fina de absorción de rayos X de attosegundos (atto-XAFS) ofrecen una oportunidad sin precedentes para observar la dinámica del acoplamiento electrón-fonón con resolución temporal de attosegundos y específica de elemento.
El nitruro de boro hexagonal (hBN), un material prototípico ampliamente estudiado con diversas aplicaciones, todavía presenta preguntas sin resolver respecto a su dinámica ultrarrápida. En este trabajo, investigamos la dinámica acoplada de electrones y fonones en hBN a granel utilizando atto-XAFS. Al emplear distintas condiciones de excitación y aprovechar diferentes resoluciones temporales, desentrañamos las respectivas contribuciones de electrones y fonones a la respuesta transitoria, demostrando la capacidad única de atto-XAFS para sondear dinámicas de muchos cuerpos en tiempo real.
Para posibilitar futuros estudios de materiales novedosos, actualizamos nuestro sistema láser de amplificación de pulsos chirpados (CPA) de zafiro dopado con titanio (Ti:sapphire), integramos un nuevo amplificador paramétrico óptico comercial TOPAS, diseñamos un novedoso blanco gaseoso microfluídico combinado con un sistema de válvula de pulso piezoeléctrico destinado a reducir el consumo de helio en la generación de armónicos altos (HHG), implementamos un soporte criogénico para mediciones dependientes de la temperatura y reemplazamos la red de difracción en el espectrógrafo de rayos X blandos por placas de zona de reflexión con alta eficiencia de difracción y alto poder de resolución. Demostramos el rendimiento mejorado del sistema actualizado para futuros experimentos avanzados de atto-XAFS.Postprint (published version