Digitales Repositorium der BTU Cottbus – Senftenberg
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Spectral theory of unbounded Jacobi operators in the Hilbert sequence space and Sturm-Liouville problems of Atkinson type
No full textZur aktuellen Forschung regulärer Sturm-Liouville-Probleme (SLP) gehört eine durch F. Atkinson definierte Klasse von Differentialgleichungen, deren Spektraltheorie unabhängig von der Operatorentheorie entwickelt wurde.
In der vorliegenden Arbeit wählen wir einen neuen Zugang über die Theorie der unbeschränkten Hermiteschen Operatoren: Zu den SLP vom Atkinson-Typ werden äquivalente Matrix-Eigenwertprobleme AY = λY konstruiert, deren unendlich-dimensionale Matrizen A eine tridiagonale Gestalt besitzen. Die Matrizen A können aufgefasst werden als unbeschränkte Hermitesche Jacobi-Operatoren H des Hilbertschen Folgenraumes – jene Operatoren H sind mittels der Cayley-Transformation fortsetzbar zu (nicht eindeutigen) selbstadjungierten Operatoren S ⊃ H. Dabei werden die jeweiligen S durch die separierten Randbedingungen des zugrundeliegenden SLP charakterisiert.
Hinsichtlich der Spektralanalyse wird der abstrakte Spektralsatz mit einbezogen, gemäß welchem eine Stieltjes-Integraldarstellung zur Resolventen des Operators S existiert. Die Sprungstellen der Belegungsfunktion ϱ(λ) entsprechen den Eigenwerten von S; zugleich stimmen sie überein mit den Eigenwerten des SLP vom Atkinson-Typ. Jene Sprungstellen sind lokalisierbar mittels der Theorie orthogonaler Polynome. Hierbei werden spezielle Polynome des Askey-Schemas betrachtet, für welche ϱ(λ) eine orthogonalisierende Belegungsfunktion darstellt. Wesentlich sind die Polynome für die Konstruktion holomorpher Funktionen, deren Nullstellen den Eigenwerten des SLP entsprechen.Current research on regular Sturm-Liouville problems (SLP) includes a class of differential equations defined by F. Atkinson, whose spectral theory has been developed independently of operator theory.
In this thesis, we introduce a novel approach through the theory of unbounded Hermitian operators: for SLP of Atkinson type, equivalent matrix eigenvalue problems AY = λY are constructed, where the infinite-dimensional matrices A have a tridiagonal form. The matrices A can be viewed as unbounded Hermitian Jacobi operators H of the Hilbert sequence space – these operators H can be extended to (non-unique) self-adjoint operators S ⊃ H via the Cayley transformation. The respective S are characterized by the separated boundary conditions of the underlying SLP.
Regarding the spectral analysis, the abstract spectral theorem is incorporated, according to which there exists a Stieltjes integral representation for the resolvent of the operator S. The jump discontinuities of the weight function ϱ(λ) correspond to the eigenvalues of S; at the same time, they coincide with the eigenvalues of the SLP of Atkinson type. Those jump discontinuities can be localized using the theory of orthogonal polynomials. Here we consider special polynomials of the Askey scheme which are orthogonal with respect to the weight function ϱ(λ). Using the polynomials, holomorphic functions are constructed whose zeros correspond to the eigenvalues of the SLP
Optimizing EEG ICA decomposition with data cleaning in stationary and mobile experiments
Get PDFElectroencephalography (EEG) studies increasingly utilize more mobile experimental protocols, leading to more and stronger artifacts in the recorded data. Independent Component Analysis (ICA) is commonly used to remove these artifacts. It is standard practice to remove artifactual samples before ICA to improve the decomposition, for example using automatic tools such as the sample rejection option of the AMICA algorithm. However, the effects of movement intensity and the strength of automatic sample rejection on ICA decomposition have not been systematically evaluated. We conducted AMICA decompositions on eight open-access datasets with varying degrees of motion intensity using varying sample rejection criteria. We evaluated decomposition quality using mutual information of the components, the proportion of brain, muscle, and 'other' components, residual variance, and an exemplary signal-to-noise ratio. Within individual studies, increased movement significantly decreased decomposition quality, though this effect was not found across different studies. Cleaning strength significantly improved the decomposition, but the effect was smaller than expected. Our results suggest that the AMICA algorithm is robust even with limited data cleaning. Moderate cleaning, such as 5 to 10 iterations of the AMICA sample rejection, is likely to improve the decomposition of most datasets, regardless of motion intensity
Un/Doing Migration : die Performativität von Migrationsidentitäten in Care Work
No full textThis Rahmenpapier discusses the performativity approaches of Bourdieu and Butler as reflexive research perspectives on the social construction of migrant and refugee identities. Focusing on the performativity of speech acts and emotionalized enactments, I employ empirical data examples about commodified and familial care work that reveals how migration and refugeeness are constituted in micro-level face-to-face interactions. Introducing the concepts of doing, undoing and not doing migration/refugeeness, I show different care performances that reproduce, transform or subvert social identities in the interplay of individual agency with the social regulation by institutional, organizational and discursive structures of the national migration, asylum and integration regimes. Throughout the paper, I argue that the social order of migration/refugeeness is biopolitical and postcolonial: drawing on historical images of orientalism, social positions of internal others are constituted and simultaneously subordinated to the majority society. Regulated by biopolitical means of administration and disciplining, social processes of doing of migration/refugeeness generate affective values in the images of internal and external others, who supposedly depend on the care and control of the hegemonic nation. When 'migrant/refugee workers' are used as an effective and economical solution to the increasing labor demand of the nation and when 'refugee families' become a commodity on the national market of public and private social services, the social order of migration/refugeeness materializes in productive values that benefit the nation state.Dieses Rahmenpapier behandelt die Performativitätsansätze von Bourdieu und Butler als reflexive Forschungsperspektiven auf die soziale Konstruktion von Migrations- und Fluchtidentitäten. Datenbeispiele zu kommerzialisierter und familiärer care work zeigen, dass Migration und Flucht auf der Mikro-Ebene in emotionalisierten Sprechakten und Interaktionen konstituiert werden. Mithilfe von Konzepten des doing, not doing und undoing migration/refugeeness wird untersucht, wie care Praktiken soziale Identitäten im Zusammenspiel von individuellen Handlungen mit der Regulierung durch nationale Migrations-, Asyl- und Integrationsregime produzieren, transformieren oder subvertieren. Ich argumentiere, dass die soziale Ordnung von Migration/Flucht biopolitisch und postkolonial ist: Unter Rückgriff auf historische Bilder des Orientalismus werden soziale Positionen interner Anderer konstituiert und gleichzeitig der Mehrheitsgesellschaft untergeordnet. Reguliert durch biopolitische Mittel der Administration und Disziplinierung erzeugen soziale Prozesse des doing migration/refugeeness affektive Werte in den Imaginationen interner und externer Anderer bezüglich ihrer mutmaßlichen Abhängigkeit von Fürsorge und Kontrolle durch die hegemoniale Mehrheitsgesellschaft. Indem „Migranten/Flüchtlinge“ als effektive und wirtschaftliche Lösung für den steigenden Arbeitskräftebedarf der kommerzialisierten care work genutzt werden und „Flüchtlingsfamilien“ als Objekte von Sozialdienstleistungen der öffentlichen care work herangezogen werden, materialisiert sich die soziale Ordnung von Migration/Flucht in produktiven Werten, die dem Nationalstaat zugutekommen
Multivariate comparison of taxonomic, chemical and operational data from 80 different full‑scale anaerobic digester‑related systems
Get PDFThe holistic characterization of different microbiomes in anaerobic digestion (AD) systems can contribute to a better understanding of these systems and provide starting points for bioengineering. The present study investigates the microbiome of 80 European full-scale AD systems. Operational, chemical and taxonomic data were thoroughly collected, analysed and correlated to identify the main drivers of AD processes. The present study describes chemical and operational parameters for a broad spectrum of different AD systems. With this data, Spearman correlation and differential abundance analyses were applied to narrow down the role of the individual microorganisms detected. The authors succeeded in further limiting the number of microorganisms in the core microbiome for a broad range of AD systems. Based on 16S rRNA gene amplicon sequencing, MBA03, Proteiniphilum, a member of the family Dethiobacteraceae, the genus Caldicoprobacter and the methanogen Methanosarcina were the most prevalent and abundant organisms identified in all digesters analysed. High ratios for Methanoculleus are often described for agricultural co-digesters. Therefore, it is remarkable that Methanosarcina was surprisingly high in several digesters reaching ratios up to 47.2%. The various statistical analyses revealed that the microorganisms grouped according to different patterns. A purely taxonomic correlation enabled a distinction between an acetoclastic cluster and a hydrogenotrophic one. However, in the multivariate analysis with chemical parameters, the mainclusters corresponded to hydrolytic and acidogenic microorganisms, with SAOB bacteria being particularly important in the second group. Including operational parameters resulted in digester-type specific grouping of microbes. Those with separate acidification stood out among the many reactor types due to their unexpected behaviour. Despite maximizing the organic loading rate in the hydrolytic pretreatments, these stages turned into extremely robust methane production units. From 80 different AD systems, one of the most holistic data sets is provided. A very distinct formation of microbial clusters was discovered, depending on whether taxonomic, chemical or operational parameters were combined. The microorganisms in the individual clusters were strongly dependent on the respective reference parameters
Materie zählt : ausgewählte Aufsätze in problemorientiertem Lernen
No full textIn den letzten drei Jahrzehnten hat sich ein lebendiger Markt von Theorien der materiellen Kultur entwickelt. Die sogenannte „materielle Wende“ zeigte sich insbesondere in Disziplinen wie der Anthropologie, Archäologie, Kulturgeographie oder Wissenschafts- und Technologiestudien (STS). Dementsprechend hat die Frage, was materielle Kultur eigentlich ist, Wissenschaftler in verschiedenen Forschungsbereichen beschäftigt und eine theoretische Perspektive hervorgebracht, die als „Neuer Materialismus“ bekannt ist. Er fördert ein neues Verständnis von Materie und lädt ein zu kritischen Fragen über die Beziehungen des Menschen zur Natur und Umwelt durch Technologie. Damit einher geht die Suche nach einer Ausdifferenzierung binärer Denkstrukturen etwa der Trennungen zwischen Geist und Materie oder Natur und Kultur. Der Kurs bietet eine Einführung in den „Neuen Materialismus“ und seine Grundthese, reflektiert kritisch dessen methodologische Implikationen und erforscht verschiedene Anwendungen durch eine Vielzahl von Praktiken. Einige Theorien des „Neuen Materialismus“ werden diskutiert durch die Objekte. Diese Objekte stammen alle aus dem Wendischen Museum in Cottbus, das die Veranstaltungen unterstützte für das dieser Band unserer Reihe studentische Forschung ein wichtiger Beitrag zur Kuratierung ist.In the last three decades, a lively traffic in theories of material culture has developed. A so-called "material turn" occurred, which crossed various disciplines such as anthropology, archaeology, cultural geography, or science and technology studies (STS). Accordingly, the question of what material culture actually is has occupied scholars in various fields of research and has given rise to a theoretical perspective known as ‘new materialism’. It promotes a new understanding of matter and invites critical questions about human relationships with nature and the environment through technology. This is accompanied by the search for a differentiation of binary thought structures, such as the divisions between mind and matter or nature and culture. The course offers an introduction to ‘New Materialism’ and its basic thesis, critically reflects on its methodological implications and explores different applications through a variety of practices. Some theories of ‘New Materialism’ are discussed through the objects discussed. These objects all come from the Wendish Museum in Cottbus, which supported the events for which this volume of our student research series is an important curatorial contribution
Untersuchung der Unterscheidbarkeit von Longas Atomic Patterns als Basis für die Implementierung von Skalarmultiplikationsalgorithmen für elliptische Kurven
No full textIn the evolving landscape of cryptographic security, the robustness of Elliptic Curve Cryptography (ECC) against side-channel analysis (SCA) attacks is of paramount importance due to the widespread use of ECC and the growing sophistication of SCAs. This thesis delves into the investigation of Longa's atomic patterns applied within Elliptic Curve scalar multiplication algorithms, assessing their resistance to horizontal SCAs. The research employs these atomic patterns in practical implementation on a microcontroller (Texas Instruments Launchpad F28379 board) using the open-source cryptographic library FLECC in C. In our analysis, we only focused on the distinguishability of the first atomic block in the Elliptic Curve point doubling and point addition patterns. Due to various technical limitations, we were unable to determine significant differences in the execution time and the shapes of the atomic blocks. Further investigations of the SCA-resistance can be performed based on this work. A significant contribution of this work is the identification and correction of several discrepancies in Longa's original atomic patterns. This thesis marks the first practical implementation of Longa’s patterns, extending the theoretical research into empirical analysis.In der sich entwickelnden Landschaft der kryptographischen Sicherheit ist die Robustheit der Elliptic Curve Cryptography (ECC) gegen Side-Channel-Analysis (SCA)-Angriffe aufgrund der weit verbreiteten Verwendung von ECC und der zunehmenden Raffinesse von SCAs von größter Bedeutung. Diese Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der atomaren Muster von Longa, die in den Algorithmen zur Skalarmultiplikation mit elliptischen Kurven angewandt werden, und bewertet ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber horizontalen SCAs. Die Forschung verwendet diese atomaren Muster in der praktischen Umsetzung auf einem Mikrocontroller (Texas Instruments Launchpad F28379 Board) unter Verwendung der Open-Source-Kryptobibliothek FLECC in C. In unserer Analyse haben wir uns nur auf die Unterscheidbarkeit des ersten atomaren Blocks in den Elliptic Curve Punktverdopplungs- und Punktadditionsmustern konzentriert. Aufgrund verschiedener technischer Einschränkungen konnten wir keine signifikanten Unterschiede in der Ausführungszeit und den Formen der atomaren Blöcke feststellen. Weitere Untersuchungen zur SCA-Resistenz können auf der Grundlage dieser Arbeit durchgeführt werden. Ein wesentlicher Beitrag dieser Arbeit ist die Identifizierung und Korrektur mehrerer Unstimmigkeiten in Longas ursprünglichen atomaren Mustern. Diese Arbeit stellt die erste praktische Umsetzung von Longas Mustern dar und erweitert die theoretische Forschung um eine empirische Analyse
Untersuchung der verschiedenen Abstraktionsebenen für das Design von RRAM-basierten Systemen
No full textThe great capabilities of modern electronics have brought in any aspect of our life innovations that were inconceivable before. This progress is enabled by a microelectronic market in continuous evolution, where novel solutions are introduced in order to fulfil the increasing requirements in terms of computing speed, energy efficiency, and area miniaturization. Among the various possibilities under the spotlight for thrusting the performance advancement in the next generation of computing systems, major chip manufacturers are carefully investigating emerging Non-Volatile Memory (eNVM) technologies, in particular Resistive Random Access Memory (RRAM). While it was originally studied as an alternative non-volatile memory medium, the research community has soon realized how this family of devices with their tunable resistance can lead to new efficient designs in a variety of applications. The protagonist of the renewed enthusiasm for this technology is the thriving Artificial Intelligence (AI) field, where RRAM can support the fabrication of analogue accelerators. More precisely, the dual nature of an RRAM array as memory block and computing unit has the potential to implement novel hardware solutions that take inspiration from the human brain to efficiently execute Artificial Neural Networks (ANNs).
However, the establishment of RRAM devices in the customer market is delayed by the on-going research to optimize the fabrication process. The contrast between the unsettled underlying hardware and the great interest toward emerging RRAM-based designs resulted in a performance gap between the envisioned RRAM systems and the prototyped ones. In order to transition the RRAM technology from the academic research to real-world scenarios, more circuits need to be designed, implemented, and tested. At the same time, the complexity and cost of modern electronics production impose high reliability and performance standard on the fabricated chip that can only be met by a tight link between the circuit-level validation and any stage of the design development. Unfortunately, the available tools to support the designer at the application- and system-level do not generally offer this cross-layer interface.
This work investigates how important the electrical validation can be to guide the designer by comparing the circuital reliability aspects of a traditional routing component and an alternative RRAM-based implementation. Moreover, two different approaches are proposed to bridge the gap between the electric domain and the higher abstraction layers. First, SystemC-AMS is analysed as a viable option to include analogue simulations in Electronic System Level (ESL) evaluation. Several optimization techniques are also proposed to improve the framework performance. Finally, a Pytorch/Spectre tool-chain is implemented to enable circuit-level co-simulation during the testing of ANN models. The tool-chain is validated by considering the end-to-end accuracy for two classification tasks, namely MNIST and CIFAR10 datasets.Die moderne Elektronik hat Innovationen ermöglicht, die zuvor unvorstellbar waren. Dieser Fortschritt wird durch den dynamischen Mikroelektronikmarkt angetrieben, der ständig neue Lösungen hervorbringt, um den Anforderungen an Rechengeschwindigkeit, Energieeffizienz und Miniaturisierung zu begegnen. Unter diesen Lösungen stehen Technologien für nichtflüchtige Speicher (eNVM) im Fokus, insbesondere resistive Direktzugriffsspeicher (RRAM). RRAM wurde ursprünglich als alternatives Speichermedium erforscht, doch hat man schnell erkannt, dass seine Eigenschaften zu effizienten Designs in vielen Anwendungen führen können. Vor allem in der Künstlichen Intelligenz (KI) weckt RRAM durch seine Eignung für analoge Beschleuniger großes Interesse, da es als Speicher- und Recheneinheit für Künstliche Neuronale Netzwerke (ANNs) dienen kann, was neuartige, vom menschlichen Gehirn inspirierte Hardwarelösungen ermöglicht.
Die Kommerzialisierung von RRAM wird jedoch durch fortlaufende Optimierungen im Herstellungsprozess verzögert. Die Kluft zwischen den theoretisch geplanten und den prototypisch realisierten RRAM-Systemen zeigt die Notwendigkeit, mehr Schaltungen zu entwerfen, zu implementieren und zu testen, um die Technologie in die Praxis zu überführen. Die Produktion moderner Elektronik erfordert jedoch hohe Zuverlässigkeits- und Leistungsstandards, die nur durch eine enge Verzahnung von Schaltungsvalidierung und Designentwicklung erreicht werden können. Leider bieten die derzeit verfügbaren Werkzeuge selten eine Oberfläche, die über verschiedene Design-Ebenen hinweg funktioniert.
Diese Arbeit untersucht die Bedeutung der elektrischen Validierung als Unterstützung für Entwickler durch den Vergleich der Zuverlässigkeit einer herkömmlichen Routing-Komponente mit einer alternativen RRAM-basierten Lösung. Zwei Ansätze werden vorgeschlagen, um die Lücke zwischen elektrischer und höherer Abstraktionsebene zu schließen: Erstens wird SystemC-AMS als Option für die Integration analoger Simulationen in die elektronische Systemebene (ESL) analysiert und durch Optimierungstechniken verbessert. Zweitens wird eine Pytorch/Spectre-Toolchain implementiert, die Co-Simulationen auf Schaltungsebene während des Testens von ANN-Modellen ermöglicht. Die Toolchain wird anhand der Genauigkeit bei Klassifizierungsaufgaben auf MNIST- und CIFAR10-Datensätzen validier
A continuum thermomechanical approach for FE modelling of rate-dependent material behaviour under consideration of damage effects
No full textAdditiv gefertigte Materialien ermöglichen im Bereich der Bauteilkonstruktion die Umsetzung von komplexen Geometrien. Mit den Prozessparametern kann zusätzlich die finale Mikrostruktur des Materials beeinflusst werden. Das Beispiel der Aluminiumlegierung AlSi10 Mg zeigt, dass anhand von optimierten Prozessparametern ein zu den konventionell hergestellten Materialien vergleichbares mechanisches Verhalten zu erreichen ist. Aufgrund des sensitiven Verhaltens der mechanischen Eigenschaften gegenüber Änderungen im Fertigungsprozess sind die späteren Bauteile vom Schädigungsverhalten des Materials betroffen. Die vorliegende Arbeit verwendet daher für die numerische Beschreibung des Materialverhaltens von AlSi10 Mg ein gekoppeltes Chaboche-Gurson-Tvergaard-Needleman Modell und implementiert es über eine User Material Subroutine in das FE-Programm Abaqus. Dieser numerische Ansatz ermöglicht die Beschreibung eines ratenabhängigen Materialverhaltens unter Berücksichtigung von Schädigungsmechanismen. Die vorliegende Dissertation entwickelt eine Methodik zur Parameteridentifizierung, die in eine Optimierungsaufgabe übergeht. Zur Verbesserung der Zielfunktion wird das gekoppelte Chaboche-Gurson-Tvergaard-Needleman Modell um thermomechanische Ansätze erweitert. Dadurch können aus thermomechanischen Experimenten neben der Spannungsantwort des Materials auch Temperaturänderungen infolge mechanischer Deformationen erfasst werden. Die Optimierung erfolgt im Mathematikprogramm Matlab, wobei das thermomechanische Modell als adiabatisches System formuliert ist. Für die Realisierung eines annähernd adiabaten Systemzustandes werden Versuche mit hohen Deformationsgeschwindigkeiten integriert. Weiterhin beschäftigt sich diese Arbeit mit der Erweiterung des Gurson-Tvergaard-Needleman Modells um einen Ansatz, der den Einfluss von Schubspannungen auf das Schädigungsverhalten des Materials berücksichtigt. Für die Parameteridentifikation und die Validierung werden Zugversuche, Versuche mit geringen Spannungstriaxialitäten und zyklische Versuche durchgeführt. Die Validierung der optimierten Parameter erfolgt durch FE-Berechnungen. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Genauigkeit zur Darstellung des realen Materialverhaltens durch die Simulation.In the field of structural engineering, additive manufactured materials enable the realisation of complex geometries. In addition, the final microstructure of the material is influenced by the process parameters. The example of the aluminium alloy AlSi10 Mg shows that optimised process parameters can achieve a mechanical behaviour comparable to conventional materials. Based on the sensitive behaviour of the mechanical properties to changes in the manufacturing process, the finished components are affected by the damage behaviour of the material. The present work applies a coupled Chaboche-Gurson-Tvergaard-Needleman model for the numerical description of AlSi10 Mg material behaviour and implements it into the FE program Abaqus with a User Material Subroutine. This numerical approach allows the description of a rate-dependent material behaviour under consideration of damage mechanisms. This dissertation develops a methodology for parameter identification, which transitions into an optimisation task. To improve the objective function, the coupled Chaboche-Gurson-Tvergaard-Needleman model is extended with thermomechanical approaches. This allows capturing temperature changes due to mechanical deformations in addition to the material’s stress response from thermomechanical experiments. The optimisation is performed in the mathematics programme Matlab, with the thermomechanical model formulated as an adiabatic system. For realising a nearly adiabatic system state, experiments with high deformation rates are integrated. In addition, this work addresses the extension of the Gurson-Tvergaard-Needleman model to include an approach that considers the influence of shear stresses on the material’s damage behaviour. For parameter identification and validation, tensile tests, tests with low stress triaxialities, and cyclic tests are conducted. The validation of the optimised parameters is carried out through FE calculations. The results show high accuracy in representing the real material behaviour through the simulation
Ein Ansatz mit geschalteten Systemen zur Spannungsregelung in intelligenten Stromnetzen
No full textSmart grids provide state-of-the-art communication and information technologies that facilitate the integration of distributed generation units (DGUs) as well as the design of novel and flexible control strategies. In particular, the design of control strategies for DGUs in medium- and low-voltage (MV/LV) distribution microgrids, as well as for load tap changer transformers (LTCs) in extra high- and high-voltage (EHV/HV) transmission grids, is considered in this work. On the one hand, the DGUs are enabled to provide voltage control support by adopting a grid-aware operation paradigm, which allows them to autonomously switch between grid-forming and grid-feeding schemes whenever necessary. On the other hand, LTCs are equipped with a control strategy that imposes a coordinated sequence of discrete tap changes to ensure voltage regulation and prevent undesired transient phenomena. From a control systems perspective, ensuring stability in the presence of discontinuous phenomena, e.g., grid-aware switches and LTC taps, demands the explicit consideration of such features. Hence, the contributions of the present work are derived within the framework of switched systems theory and are characterized by the following aspects: (i) A passivity-based grid-feeding DGU controller is designed by taking inspiration from a similar grid-forming controller proposed in the literature. By taking this approach, stabilization results can be extended to microgrids with an arbitrary topology. (ii) A grid-aware DGU control strategy for autonomously switching between controllers is designed as a state- and time-dependent switching logic, which ensures that the closed-loop switched microgrid dynamics possesses a unique equilibrium point. (iii) Stability guarantees of the equilibrium point are provided by deriving sufficient tuning conditions for the control parameters via dwell-time methods within a multiple Lyapunov functions framework. The points (i)-(iii) are addressed separately for DC and AC microgrids. (iv) The discontinuous features of a class of LTC-controlled AC transmission grids are captured by a switched dynamic model. Based on this, a coordinated control strategy for LTCs is proposed, together with sufficient tuning conditions for its control parameters that ensure convergence of the regulated voltage and prevent undesired voltage oscillations known as voltage hunting. The viability of the abovementioned results is validated via illustrative simulation examples.Intelligente Stromnetze (Smart Grids) bieten modernste Kommunikations- und Informationstechnologien, die sowohl die Integration von dezentralen Energieerzeugungseinheiten (DGUs) als auch die Entwicklung neuartiger und flexibler Regelungsstrategien erleichtern. Insbesondere werden in dieser Arbeit die Entwicklung von Regelungsstrategien für DGUs in Mittel- und Niederspannungs- (MV/LV) Verteilungsmikronetzen sowie für Laststufenschalter-Transformatoren (LTCs) in Höchst- und Hochspannungs- (EHV/HV) Übertragungsnetzen betrachtet. Einerseits werden DGUs in die Lage versetzt, Spannungsregelungsaufgaben zu übernehmen, indem sie ein netzbewusstes (grid-aware) Betriebsparadigma anwenden, das ihnen bei Bedarf ein autonomes Umschalten zwischen netzbildenden und netzfolgenden Regelungsschemata ermöglicht. Andererseits werden LTCs mit einer Regelungsstrategie ausgestattet, die eine koordinierte Abfolge diskreter Stufenänderungen vorschreibt, um die Spannungsregelung zu gewährleisten und unerwünschte transiente Phänomene zu vermeiden. Aus der Perspektive der Regelungstechnik erfordert die Sicherstellung der Stabilität bei diskontinuierlichen Phänomenen, wie z. B. grid-aware Schaltvorgänge und LTC-Stufen, die explizite Berücksichtigung solcher Merkmale. Daher werden die Beiträge dieser Arbeit im Rahmen der Theorie geschalteter Systeme abgeleitet und durch die folgenden Aspekte charakterisiert: (i) Ein passivitätsbasierter netzfolgender DGU-Regler wird entwickelt, inspiriert von einem ähnlichen netzbildenden Regler, der in der Literatur vorgeschlagen wurde. Mit diesem Ansatz können Stabilisierungsergebnisse auf Mikronetze beliebiger Topologien erweitert werden. (ii) Eine grid-aware DGU-Regelungsstrategie für das autonome Umschalten zwischen Reglern wird als zustands- und zeitabhängige Schaltlogik entworfen, die sicherstellt, dass die geschaltete Mikronetzdynamik im geschlossenen Regelkreis einen eindeutigen Gleichgewichtspunkt besitzt. (iii) Stabilitätsgarantien für den Gleichgewichtspunkt werden durch die Ableitung ausreichender Abstimmungsbedingungen für die Regelungsparameter mithilfe von Verweilzeit-Methoden im Rahmen eines Multiple-Lyapunov-Funktions-Ansatzes bereitgestellt. Die Punkte (i)- (iii) werden separat für Gleichstrom- und Wechselstrom-Mikronetze behandelt. (iv) Die diskontinuierlichen Eigenschaften einer Klasse von LTC-gesteuerten Wechselstrom-Übertragungsnetzen werden durch ein geschaltetes dynamisches Modell erfasst. Basierend darauf wird eine koordinierte Regelungsstrategie für LTCs vorgeschlagen, zusammen mit ausreichenden Abstimmungsbedingungen für deren Regelungsparameter, die sowohl die Konvergenz der geregelten Spannung als auch die Vermeidung unerwünschter Spannungsoszillationen, bekannt als „Voltage Hunting“, gewährleisten. Die Machbarkeit der oben genannten Ergebnisse wird durch illustrative Simulationsbeispiele validiert
Auswirkungen der Antibiotika Ceftriaxon und Levofloxacin auf das Wachstum forensisch relevanter Schmeißfliegen (Diptera, Fam. Calliphoridae) und Auswirkungen auf die Bestimmung der Leichenliegezeit
No full textForensic entomology is a subfield of entomology in which the time of death is determined based on the species composition and age of the maggots found. Entomotoxicology combines forensic entomology and toxicology by investigating the effects of toxic substances on forensic relevant species. Ceftriaxone is a cephalosporin and belongs to the β-lactam antibiotics and levofloxacin is a quinolone antibiotic. Because of endogenous bactericidal secretions, maggots are adapted to live on surfaces with a high density of potential bacterial pathogens such as corpses, carcasses, excrements, or other decaying materials. This property is utilised in medicine to treat bacterial infections and in forensic sciences to determine the time of death and raises the question of the extent to which an additional bactericidal source influences the development of maggots. To answer this question experiments were carried out for three different species in the family Calliphoridae (blow flies). The species Lucilia sericata, Calliphora vomitoria and Protophormia terraenovae were selected for the study to remain within one family of Diptera. For each test procedure, 8 samples were prepared. A control treatment without antibiotics, one treatment each with a ceftriaxone concentration of 28.57 μg/g, 14.3 μg/g and 7.14 μg/g, one treatment each with a levofloxacin concentration of 3.57 μg/g, 1.79 μg/g and 0.89 μg/g and a mixed treatment. Additional tests were conducted in the microbiology department of the Medizinische Universität Lausitz - Carl-Thiem to test the duration of the effects of antibiotics in the culture medium.
Both antibiotics are significantly longer active in the nutritional basis without natural elimination. The antibacterial effects of levofloxacin were observed at all examined concentrations during all 10 days of the tests and antibacterial effects of ceftriaxone were observed for 6, 7 and 8 days respectively. The maggot development of Calliphora vomitoria was significantly delayed by 24 – 48 hours depending on the concentration of the antibiotics, which could result in an underestimation of the post-mortem interval. The maggot development of Lucilia sericata was not significantly altered by the used antibiotics, errors in the determination of the time of death are therefore unlikely. Depending on the concentration of the antibiotics, the development time of Protophormia terraenovae was significantly reduced by 24 – 48 hours. The reduced development time could result in an overestimation of the post-mortem interval. As Protophormia terraenovae is considered to be a medically utilised species, the improved growth conditions could be relevant for both forensic investigations and medical treatments. The significantly different effects of the tested antibiotics on the three species highlight that it is impossible to draw conclusions and generalise about effects on other untested species.Forensische Entomologie ist ein Teilgebiet der Entomologie, bei dem der Todeszeitpunkt anhand der Artenzusammensetzung und des Alters der gefundenen Maden bestimmt wird. Entomotoxikologie verbindet forensische Entomologie und Toxikologie, indem sie die Auswirkungen toxischer Substanzen auf forensisch relevante Arten untersucht. Ceftriaxon ist ein Cephalosporin und gehört zu den β-Laktam-Antibiotika und Levofloxacin ist ein Chinolon-Antibiotikum. Aufgrund endogener bakterizider Sekrete sind Maden daran angepasst, auf Oberflächen mit einer hohen Dichte potenzieller bakterieller Krankheitserreger zu leben, z. B. auf Leichen, Kadavern, Exkrementen oder anderen verrottenden Materialien. Diese Eigenschaft wird in der Medizin zur Behandlung bakterieller Infektionen und in der Forensik zur Bestimmung des Todeszeitpunkts genutzt und wirft die Frage auf, inwieweit eine zusätzliche bakterizide Quelle die Entwicklung der Maden beeinflusst. Zur Beantwortung dieser Frage wurden Versuche mit drei verschiedenen Arten der Familie Calliphoridae (Schmeißfliegen) durchgeführt. Die Arten Lucilia sericata, Calliphora vomitoria und Protophormia terraenovae wurden für die Studie ausgewählt, um innerhalb einer Familie der Dipteren zu bleiben. Für jedes Testverfahren wurden 8 Proben vorbereitet. Eine Kontrollprobe ohne Antibiotika, je eine Behandlung mit einer Ceftriaxon-Konzentration von 28,57 μg/g, 14,3 μg/g und 7,14 μg/g, je eine Behandlung mit einer Levofloxacin-Konzentration von 3,57 μg/g, 1,79 μg/g und 0,89 μg/g und eine Mischbehandlung. Die Dauer der Wirkung von Antibiotika im Nährmedium wurde in der mikrobiologischen Abteilung der Medizinischen Universität Lausitz - Carl-Thiem geprüft.
Ohne natürliche Ausscheidung wirken beide Antibiotika signifikant länger im Nährmedium. Die antibakterielle Wirkung von Levofloxacin wurde bei allen untersuchten Konzentrationen während der gesamten 10 Testtage beobachtet und die antibakterielle Wirkung von Ceftriaxon wurde 6, 7 bzw. 8 Tage lang beobachtet. Die Madenentwicklung von Calliphora vomitoria war je nach Konzentration der Antibiotika um 24 bis 48 Stunden deutlich verzögert, was zu einer Unterschätzung der Leichenliegezeit führen könnte. Die Madenentwicklung von Lucilia sericata wurde durch die verwendeten Antibiotika nicht signifikant verändert, Fehler bei der Bestimmung des Leichenliegezeit sind daher unwahrscheinlich. Je nach Konzentration der Antibiotika war die Entwicklungszeit der Protophormia terraenovae Maden um 24 bis 48 Stunden signifikant verkürzt. Die verkürzte Entwicklungszeit könnte zu einer Überschätzung der Leichenliegezeit führen. Da Protophormia terraenovae für die medizinische Madentherapie in Erwägung gezogen wird, könnten die verbesserten Wachstumsbedingungen sowohl für forensische Untersuchungen als auch für medizinische Behandlungen von Bedeutung sein. Die signifikant unterschiedlichen Auswirkungen der getesteten Antibiotika auf die drei Arten machen deutlich, dass es unmöglich ist, Schlussfolgerungen zu ziehen und über die Auswirkungen auf andere, nicht getestete Arten zu verallgemeinern