4987 research outputs found
Sort by
Reliability analysis of the Finnish power system
Get PDFMaintaining power system security and adequacy has become more and more challenging due to the desire to decarbonize the electricity sector promoting renewable electricity. Power inadequacy occurs when the available production capacity does not suffice the demand. Finland wants to phase out coal by 2030 in a bid to drastically cut greenhouse gas emissions and closures of condensing power plants are expected to affect power adequacy during high demand. The main targets of the work are to find out if the power system of Finland will be reliable by 2030, if the decommission of technologies that use traditional energy sources threat the power balance and what impacts will the introduction of renewable technologies cause on the reliability of the power system. The loss of load probability method using a daily peak load variation curve appears to be the most widely accepted technique and used more often than any other approach, where the criterion of adequacy becomes some acceptable risk level at which the load will exceed the probable available capacity. The development of the tool was made using MATLAB. Once the code was finished, first the reliability of the developed program is evaluated testing historical data of electricity consumption in Finland. The results obtained show that the designed tool is very sensitive to changes in the load duration curve, specifically sensitive to the maximum load peaks. Secondly is made a forecast of the reliability of the Finnish power system in 2030, studying how the installed capacities of each technology will change and setting three different scenarios of electricity consumption represented by different load duration curves. The final evaluation considers three cases, one in which the nuclear power plant of Hanhikivi 1 is commissioned, another in which it is not commissioned and a third one considering the unavailability of wind power installed capacity during peak load demand. First two cases give a reduction of the expected load loss in the power system for year 2030, which in the worst case is a 47% lower than the current value. This could indicate that the Finnish power system will be very reliable in the way that the electricity generating facilities will be sufficient to meet the country's electricity demand during most of the year, but in the third case the risk of power inadequacy increases alarmingly due to the intermittent nature of the renewable technologies and the decommissioning of thermal power plants
Solving the Traveling Salesman's Problem using the Hungarian Algorithm
No full textTässä kandidaatintyössä tutkitaan, miten kauppamatkustajan ongelma voidaan ratkaista soveltamalla unkarilaista algoritmia. Kokeilujen myötä huomataan, että unkarilaista algoritmia voidaan soveltaa ensin laskemalla kauppamatkustajan ongelmaa vastaava kohdistusongelma, jonka jälkeen saadaan optimikohdistus, joka joko kelpaa kauppamatkustajan ongelman ratkaisuksi tai ei. Todetaan, että on hyvin harvinaista, että ratkaisemalla kohdistusongelma saadaan ratkaisu suoraan kauppamatkustajan ongelmalle.
Kun unkarilaisen algoritmin soveltaminen kerran ei riitä, erilaisia toimenpiteitä tarvitaan ongelman ratkaisemista varten. Tässä kandidaatintyössä tutkitaan kolmea eri vaihtoehtoa, joilla yritetään saavuttaa jokin ratkaisu ongelmalle: alkioiden manuaalinen kohdistaminen, unkarilaisen algoritmin jatkuva iterointi ja unkarilaisen algoritmin hybridisaatio metaheuristisen algoritmin, Branch & Bound -algoritmin, kanssa.
Yllä mainittujen menetelmien käytön myötä voidaan todeta, että kauppamatkustajan ongelma voidaan ratkaista unkarilaisella algoritmilla. Lopuksi pohditaan, miten käytettyjä menetelmiä voidaan automatisoida kirjoittamalla tietokoneohjelma
Redesign of a Part using Additive Manufacturing
No full textMateriaalia lisäävä valmistus on yleistymässä. Muiden valmistusmenetelmien tavoin se edellyttää tiettyjen periaatteiden noudattamista valmistettavien osien suunnittelussa. Tämän työn tarkoituksena on esitellä kyseisiä periaatteita ja lopuksi soveltaa niitä esimerkkikappaleeseen suunnittelemalla se uudelleen materiaalia lisäävää valmistusta varten.
Tuloksena saatiin katsaus materiaalia lisäämällä valmistettavien kappaleiden suunnitteluperiaatteisiin. Lisäksi suunniteltiin uusi versio esimerkkikappaleesta. Se soveltuu hyvin valmistettavaksi materiaalia lisäämällä ja on merkittävästi alkuperäistä kappaletta kevyempi
Analysis and testing of DC/AC-inverters
No full textTämän työn tarkoituksena on perehtyä invertterien toimintaan. Työssä rakennetaan ja testataan invertteri, jolla 12 V:n tasajännite voidaan muuntaa 240 V:n ja 50 Hz:n vaihtojännitteeksi. Lisäksi tarkastellaan niin kutsuttua H-siltaa osana invertterikytkentää. Työ koostuu H-sillan toiminnan perusteista, rakennetun kytkennän lohkojen toimintojen analysoinnista sekä simulointi- ja mittaustuloksista ja niiden analysoinnista. Työn lopussa on myös pohdittu simulointi- ja mittaustuloksista tehtyjä havaintoja sekä miten työtä voisi jatkokehittää.
Työssä rakennetaan ja testataan invertteri, jonka lohkoja ovat 555-ajastinpiiri, push-pull-kytkentä sekä muuntaja. 555-ajastinpiiri toimii kytkennässä oskillaattorina, jonka avulla tasajännitteestä saadaan luotua vaihtojännitettä. Vastaavasti push-pull-kytkentä toimii kytkennässä virtavahvistimena. Muuntajan tehtävänä invertterissä on nostaa ulostulojännite halutulle tasolle.
Tässä työssä on esitetty eri lohkojen simulointi- ja mittaustuloksia. Ajastinpiirin astabiilin kytkennän toimintaa on simuloitu ja mitattu ensimmäisenä. Muuntajien toimintaa on tutkittu mittaamalla kahden muuntajan ulostulojännitteitä eri sisäänmenojännitteiden arvoilla. Näiden mittausten perusteella on tehty päätös invertterikytkennässä käytettävästä muuntajasta. Koko kytkennän simulointi- ja mittaustulokset on esitetty seuraavaksi, ja niiden perusteella on havaittavissa kytkennän ongelma eli kuormitusongelma. Kuorman pienentyessä kuormaan syötettävä virta kasvaa, jonka seurauksena kytkennän sisäresistanssin aiheuttama jännitehäviö kasvaa. Sisäresistanssin vaikutukset ovat havaittavissa mittaustuloksista ulostulojännitteen laskemisena.
Jatkokehitysnäkyminä tälle työlle voidaan pitää erilaisten komponenttien vaikutusten kokeilemista kytkennän toimintaan. Kytkennässä käytetyt BJT:t lämpenevät melko paljon, joten niiden jäähdyttämiseksi kytkentään voitaisiin lisätä jäähdytyslevyt tai rajoittaa virtaa emitterivastuksilla. BJT:t voitaisiin myös korvata FET:lla tai Darlington-transistoreilla. Näiden lisäksi ulostulojännitteen suodatus kanttiaallosta siniaalloksi olisi merkittävä jatkokehityskohde
Lazy evaluation
Get PDFTämän työn päätavoitteena on selvittää, miten laiska evaluointi toimii eri sovelluskohteissa sekä mitä hyötyjä ja haittoja sen käytöstä aiheutuu. Tässä työssä keskitytään kahteen sovelluskohteeseen: laiskuus ohjelmointikielessä sekä laiskuus tietokannoissa.
Aineistona tässä tutkimuksessa on aikaisemmat tutkimukset sovelluskohteisiin sekä yleinen kirjallisuus aiheeseen liittyen. Tärkeimpinä lähteinä tässä työssä ovat Faleiro et al. Lazy evaluation of transactions in database systems -tutkimus laiskoista tietokannoista sekä Heinrich Apfelmuksen The Incomplete Guide to Lazy Evaluation (in Haskell) -artikkeli laiskuuden toiminnasta Haskellissa.
Tuloksena tästä työstä saadaan, että laiska evaluointi sopii joihinkin sovelluskohteisiin hyvin ja toisiin huonosti. Jopa saman sovelluskohteen sisällä löytyy tilanteita, joissa laiska evaluointi ja innokas evaluointi ovat toinen toistaan parempia. Ehkäpä ainoa kohde jossa laiska evaluointi on aina parempi, on loputtomat sarjat. Näiden suoritus ei lopu koskaan innokkaassa evaluoinnissa, joten laiska evaluointi on ainoa vaihtoehto niiden käsittelyyn
Automatic Model-based PID Tuning of a Servo Axis
Get PDFThis thesis considers the automatic parameter tuning of a servo axis. The target servo axis of this thesis is controlled with an industrial servo drive that utilizes PID controllers in its internal structure. In particular, the focus of this study is on the functional behavior and performance of common controller auto-tuning methods when used in conjunction with the OptoFidelity OptoDrive servo drive. The purpose of this thesis is to address the state of robot setup methodology where a trained professional is responsible for the manual tuning of each servo axis, and to build a basis for PID auto-tuning with the OptoDrive. Manual tuning takes a considerable amount of time and has proven to be problematic in large scale applications, such as mass-production environments. The research effort on auto-tuning methods in this thesis is motivated by the desire to eliminate the need of manual controller tuning altogether.
The initial results suggest that automatic controller parameter tuning is feasible for the OptoDrive’s axis velocity and position controllers. Four controller auto-tuning methods were tested, from which setpoint overshoot, closed-loop SIMC, and Ziegler-Nichols methods were found to be suitable for tuning the velocity controller of the OptoDrive. The Ziegler-Nichols was found to be the only method that is suitable for tuning the position controller of the OptoDrive. Therefore, the Ziegler-Nichols autotuning method was studied further, and effort was put into automatically optimizing the mathematical formulae utilized by the method to achieve the best possible auto-tuning results. After optimization, it produced the best performance results recorded in the experiments of this thesis. The performance surpassed the average tuning performance of humans by significant margins, and even more importantly, with a significantly better standard deviation of performance.
The tests were conducted on a single linear servo axis, whose mass was varied in three configurations to emulate three systems with different inertia. The results obtained in this thesis suggest that automatic tuning should be implemented when the best possible robot performance is desired with the OptoDrive. If the desire is to use an other servo drive than the OptoDrive, the performance tests should be rerun to be valid. As for the impact of this thesis, a patenting process on the aforementioned optimization method is ongoing, and OptoFidelity is moving to use PID auto-tuning with the OptoDrive
Ilmaluokituksen vaikutus yhteispolton lentotuhkien hyötykäyttökelpoisuuteen
Get PDFCircular economy is an upward trend that applies also to ashes. It will be increasingly important to change the status of ash from a waste that has to be landfilled to a useful product. The main driving force behind this change are the high landfilling costs but utilization of ash saves also natural resources. However, the Finnish legislation sets limit values for heavy metals and other harmful substances for several utilizations. High heavy metal content can therefore prevent the utilization of some ashes. Options for these ashes are disposal of at a landfill or a refining process to reduce the heavy metal content.
The aim of this thesis was to examine the functionality of air classification as an ash refining technology. A test run was conducted with an air classifier pilot equipment to investigate the effect of air classification on the utilization potential of fly ashes. The fly ashes used in the experiments were received from five power plants combusting different mixtures of fuels to cover an extensive section of ashes produced in Finland. These power plants used either bubbling or circulating fluidized bed technology. In air classification process, ash feed was divided into three size fractions. The basic idea was that the heavy metals enrich in the fine ash fractions so the coarse fraction was more easily utilized due to the reduced heavy metal concentrations. This study is limited to the utilization of ashes as fertilizers and in earth construction since there is exact legislation for the properties of ash used in these applications.
The thesis attained its aim of evaluating the functionality of the air classifier pilot. Mechanically the classifier functioned adequately. However, air classification had no effect on the utilization potential of the test ashes despite the lowered heavy metal concentrations in the coarse ash fractions. This is because, most of the test ashes were already utilizable as fertilizers or in earth construction so there was no need for the refining process. One of the test ashes was originally hazardous waste but the air classification could not improve its properties enough to remove the status of a hazardous waste. The profitability analysis revealed that air classification would be profitable if ash could be transferred from a landfill to utilization. Therefore, a specific type of ash should be found for the air classification to be feasible. Overall, the low availability of suitable ashes and the limitations in profitability restrict the use of air classification technology in the refinement of fly ash
Pressure ratio management in service buildings with enhanced air tightness
Get PDFTämän diplomityön tavoitteena oli luoda toimintamalli, jolla ilmatiiviydeltään parannetun (ts. tiivistyskorjatun) rakennuksen painesuhteet saadaan hallintaan siten, että rakenteiden yli vaikuttavat paine-erot saadaan tavoitetasolle ja hyvä sisäilman laatu toteutuu. Lisäksi selvitettiin ilmatiiviydeltään parannettuun rakennukseen syntyvään paine-eroon vaikuttavat seikat.
Tutkimuksessa käsiteltiin kolmea koekohdetta, joissa on koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihtojärjestelmä sekä ilmatiiviyden parannuskorjaukset tehtynä. Tutkimusmenetelmänä käytettiin paine-eromittausta rakennuksen vaipan yli. Paine-eromittauksia tehtiin kohteesta riippuen 6-9 kappaletta kerralla. Dokumenteista selvitettiin kohteiden rakenteisiin tehdyt korjaustoimenpiteet, korjausten laadunvarmistus- ja jälkiseurantatoimenpiteet sekä ilmanvaihtojärjestelmään kohdistuneet toimenpiteet.
Tehtyjen mittausten perusteella saatiin selville, että erittäin tiiviin rakennuksen painesuhteet on mahdollista hallita hyvin ja ulkovaipan yli vaikuttavat paine-erot on mahdollista pitää niin hyvin hallinnassa, että paine-ero ei ylitä tavoitetasoksi asetettua 5 Pascalia. Tavoitetaso on Ympäristöministeriön sisäilmaa ja ilmanvaihtoa käsittelevän uuden asetuksen ohjeeksi luodun FINVAC:n ohjeen mukainen. Rakennusten käyttöaikana kaikkien koekohteiden paine-erojen havaittiin pysyvän hyvin tavoitetasolla.
Diplomityön tuloksena luotiin toimintamalli, jossa esitellään korjaushankkeen eri vaiheissa suoritettavat toimenpiteet, jotka vaikuttavat ilmatiiviydeltään parannetun rakennuksen painesuhteisiin. Suurimmat muutokset nykyisiin toimintatapoihin verrattuna ovat rakennuksen ilmanvaihtojärjestelmän perussäädön jälkeinen hienosäätö vaipan yli vaikuttavia paine-eroja tarkkailemalla, ja käyttäjien sekä huoltohenkilökunnan perehdyttäminen sisäilman olosuhteisiin vaikuttavien järjestelmien käyttöön luovutusvaiheessa.
Tutkimuksessa tehtiin myös mielenkiintoisia tutkimuskysymysten ulkopuolisia havaintoja, sillä paine-eromittauksissa saatiin viitteitä, että ulkolämpötilan muutos korreloisi melko suoraan rakennuksen vaipan yli vaikuttavaan paine-eroon. Lisäksi havaittiin, että rakennuksen sisäinen tiiviys on merkittävä osa paine-erojen hallintaa rakennuksen sisällä, joten rakennuksen sisäiset ilmavuotoreitit on otettava nykyistä laajemmin huomioon rakennuksen ilmatiiviyttä käsittelevissä tutkimusselostuksissa
Asynkronisuus JavaScriptissä
Get PDFTässä työssä käydään läpi web-kehityksen historian vaiheita synkronisista HTML-sivuista kohti asynkronista ohjelmointia. Asynkronisen web-ohjelmoinnin johdosta käyttäjän ei tarvitse odottaa toimeettomana esimerkiksi datahakua palvelimelta, vaan voi käyttää sovellusta samanaikaisesti. Työssä tarkastellaan eri tapoja toteuttaa asykronisuutta JavaScriptissä, näiden tapojen kehitysvaiheet, sekä niiden mukanaan tuomat ongelmat ja ratkaisut. Työ keskittyy eri toteutustapojen luettavuuteen, ymmärrettävyyteen ja muokattavuuteen. Lisäksi työssä käydään vielä läpi virheiden käsittelyä näissä toteutustavoissa.
Työssä toteutetaan sama demo-ohjelma kolmella eri asynkronisella tavalla JavaScriptissä ja vertaillaan näiden luettavuutta, muokattavuutta ja virheiden käsittelyä. Tämän lisäksi pureudutaan vielä async/await:in mukanaan tuomiin ongelmiin toisella demo-ohjelmalla.
Työssä todetaan, että asynkronisuuden toteutus callback-metodin avulla JavaScriptissä muuttuu erittäin vaikealukuiseksi ja vaikeasti muokattavaksi ohjelman monimutkaistuessa, sillä se ajaa koodin rakenteen pyramidimaiseksi sisäkkäisyydeksi. Tähän ongelmaan kehitetty promise toimii erinomaisena ratkaisuna lohkojakonsa ja ketjutettavuutensa ansiosta. Promisen lisäksi kehitetty async/await-metodi tuo vielä keinon kirjoittaa promise-pohjaista asynkronista koodia ikään kuin se olisi synkronista, mutta työssä todetaankin, että tämän metodin kanssa täytyy olla tarkka missä ja miten sitä käytetään. Väärin käytettynä metodi vain hidastaa koodin suoritusta
A pilot study of Test-Driven software Development in insurance industries software production
Get PDFTestivetoinen ohjelmistokehitys (Test-Driven Development, TDD) on kehitystapa, jossa yksikkötestit kirjoitetaan ennen uuden toiminnallisuuden ohjelmointia. TDD-kehitystavalle on esitetty useita etuja verrattuna tapaan, jossa yksikkötestit kirjoitetaan vasta ohjelmointityön jälkeen. Tässä päättötyössä TDD-kehitystapaa pilotoitiin vakuutusalan ohjelmistotuotannossa ja arvioitiin kehitystavan etuja ja soveltuvuutta päättötyön tilanneen yrityksen ohjelmistokehitysympäristöön ja toimintatapoihin. Kehitystapaa käytettiin tilaajan kahden oman ohjelmistotuotteen välisen rajapinnan toteutuksessa.
TDD-kehitystavan esitettyjä etuja on hankala verrata muihin ohjelmistokehitystapoihin, koska vertailukelpoisten tulosten saamiseksi sama toiminnallisuus pitäisi ohjelmoida kahdella eri kehitystavalla. Jos yksikkötestit toteutetaan yhtä kattavasti millä tahansa kehitysmenetelmällä, useat TDD-menetelmän eduiksi esitetyt väitteet toteutuvat käytetystä menetelmästä riippumatta. Pilotoinnin perusteella menetelmän eduiksi voidaan todentaa, että TDD-kehitystavan käyttö ohjaa syntyvää ohjelmistokoodia yksikkötestikelpoiseksi sekä nopeuttaa ohjelmistotyöskentelyä, kun työn alla olevaa kooditoteutusta pääsee nopeasti testaamaan yksikkötestien avulla.
Pilotoinnin sekä päättötyön tilaajan prosessikehitystiimin työskentelyn tuloksena päädyttiin lisäämään yksikkötestien määrää ohjelmistotuotteiden olemassa oleviin, liiketoiminnan kannalta kriittisimpiin osuuksiin. Tilaajan sisäiset vaatimukset uusien toiminnallisuuksien yksikkötestien kattavuudesta selkeytetään sekä niiden toteutumista valvotaan koodikatselmointien yhteydessä. Kehityskeskusteluissa kävi myös ilmi, että sisäistä koulutusta yksikkötestien toteuttamiselle tarvitaan ja sellaista myös aiotaan järjestää nykyisille ja uusille ohjelmistokehittäjille. Ohjelmistokehittäjän omaan harkintaan jää, mitä ohjelmistokehitystapaa haluaa käyttää