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Issues of grid integration of wind turbines
No full textDiese Arbeit zeigt wichtige Aspekte auf, die bei der Einbindung großer Windenergie- leistungen in ein bestehendes elektrisches Übertragungsnetz zu berücksichtigen sind. Es werden Konzepte und Modelle von modernen Windturbinen entwickelt und vorgestellt, die bei den notwendigen Netzberechnungen einzusetzen sind. Zusätzlich werden grund- legende stationäre und dynamische Untersuchungen, nämlich die Gestaltung von Wind- parknetzen und ihrer Anbindung, der Spannungs- und Blindleistungshaushalt und das Durchfahren von Netzfehlern und die Kurzschlussstrombeiträge von Windturbinen vor- gestellt. Darauf aufbauend werden Probleme beim Betrieb von Windparks untersucht. Dazu gehören die Blindleistungsoptimierung unter Verlustgesichtspunkten, die Span- nungsregelung mit Windturbinen in ländlichen Mittelspannungsnetzen, aber auch die dynamischen Grenzen der Maximalströme eines Windparks und die kurzfristige Fre- quenzstützung mit Windturbinen bei Erzeugungsdefizit.This thesis describes important aspects which have to be addressed during integration of large wind power into an existing electrical transmission grid. First, concepts and ana- lytical models of modern wind turbines are developed and introduced, which have to be used for simulation studies during integration assessments. Additionally, stationary and dynamical investigations, to be specific the design of wind farm grids and their connec- tion to the transmission grid, the voltage and reactive power management in wind farms and fault ride-through as well as short-circuit current contribution of wind turbines will be described. Based on that, challenges during operation of wind farms are addressed. In detail, strategies for reactive power optimization to minimize losses, voltage control by wind turbines in rural distribution networks, but also dynamical limits of maximum cur- rent of a wind farm and short-term frequency support of wind turbines during under- frequency events are described
Early molecular changes in arsenic exposed human urothelial cells depending on cellular uptake and biotransformation
No full textMillions of people are highly exposed to arsenic, especially via contaminated drinking water. Once entered the human body, arsenic underlies (hepatic) metabolism leading to various methylated species, until it is either accumulated in skin and other tissues, or finally excreted via the renal pathway. Common health consequences are, among others, hyperkeratosis, vascular diseases, and cancer. Especially environmentally relevant doses of arsenic exhibit a highly carcinogenic potential. Arsenic-induced lung cancer, as well as skin, kidney, and bladder cancer have been reported. Bladder cancer in general was reported to occur very frequently with a high recurrence rate; it is in fifth place of the most commonly diagnosed cancer diseases and on second place of those observed in the urogenital tract (Zimbardi et al., 2012). Thus, this study was conducted to focus on the mechanisms of arsenic-induced bladder cancer. Since carcinogenesis is a very complex process with highly species- and tissue-specific mechanisms, an in vitro test system was selected to assay molecular mechanisms during arsenic-induced bladder carcinognesis, taking advantage of an isolated cellular system instead of the complexicity of a whole living organism.
The aim of the study was to give an overview over some of the most relevant key events during arsenic-induced carcinogenesis, occurring as a consequence of short-term and chronic low-dose exposure by consolidating interdisciplinary research. To better understand the underlying mechanisms of arsenic carcinogenicity, studies were carried out to correlate arsenic metabolism and genotypic effects with epigenetic modifications and phenotypical alterations under chronic exposure conditions up to 90 weeks. Hence, it was important to detect and analyse intracellular arsenic species and their metabolic products. Therefore, the cellular uptake of arsenic species in non-methylating human urothelial cells (T24) in comparison to methylating human hepatic cells (HepG2) was investigated, and the intracellularly detected arsenic was speciated and quantified. Arsenic-induced genotoxic effects in T24 cells were measured by means of the Alkaline Comet Assay, and the malignant transformation after chronic arsenic treatment up to 90 weeks was assayed using the in vitro Mammalian Cell Transformation Assay, the Colony Formation Assay, and the Migration and Invasion Assay. MicroRNA analysis and examination of altered DNA methylation patterns were carried out to determine the arsenic-induced modulation of epigenetic regulation systems. Moreover, COX-2 protein, which is frequently reported to be increased in malignant tissues and therefore considerd to be an important molecula marker, was analysed. Since the various arsenic species emerging from the hepatic biotransformation of arsenic exhibit distinctly different toxicity, this study focussed especially on effects induced by the methylated metabolite monomethylarsonous acid (MMA(III)), which was recently shown to be one of the most cyto-and genotoxic metabolites. The present study aims to enhance the understanding of arsenic-induced toxicity and carcinogenesis in the urinary bladder epithelium.
The experiments conducted within the present study revealed a rapid cellular uptake of MMA(III) in both T24 and HepG2 cells, followed by subsequent conjugation to proteins and other cellular structures. While in HepG2 cells MMA(III) was further methylated to dimethylated arsenic due to the metabolic capacity of these cells, no such biotransformation was observed in T24 cells. Nevertheless, in both cellular systems oxidation to pentavalent species was observed, leading to the assumption that autophagy of affected cellular structures by utilising oxidative processes occurred. This was further confirmed by the presence of unconjugated trivalent arsenic species, but to a minor degree.
Genotoxicity of the trivalent arsenic species, as well as arsenate was detected already after 30 min of exposure. Longer exposure durations revealed cytotoxicity, overlapping genotoxic effects. Genotoxicity was observed to be not only dependent on the oxidation state, but also on the methylation state, as genotoxicity of trivalent arsenic species increased with the number of methyl groups. As a consequence and due to their biomethylation capacity, HepG2 cells appeared to be more sensitive towards the genotoxic potential of arsenic species when compared to T24 cells. Additionally, the study revealed that primary cells such as human urothelial epithelial cells (HUEPC) are more susceptible to arsenic-induced genotoxicity than permanent cell lines.
Furthermore, to investigate whether MMA(III) is only a genotoxic carcinogen or if it also exhibits non-genotoxic molecular changes, the epigenetic effects on T24 cells after chronic low-dose treatment were investigated. Key events such as modification of DNA methylation and miRNA profiles, as well as COX-2 protein activation were analysed. The experiment revealed that in T24 cells, under the chosen test conditions, exposure to MMA(III) led to the alteration of miR-15a, -19a, 19b, 30a-3p, -126, -128a, -139-5p, -146a, -200a, and -429; which are known to correlate with the occurrence of cancer diseases (Gregory et al., 2008; Hurst et al., 2009; Ichimi et al., 2009; Lin te al., 2009). This indicates that altered miRNA profiles might play a pivotal role in MMA(III)-induced further malignant transformation of T24 cells, which was phenotypically verified in experiments described below. In contrast, altered DNA methylation was only observed for C1QTNF6 and CDH1. Nevertheless, since T24 cells are transitional cell carcinoma cells of the urinary bladder, they show a distinctly altered DNA methylation background. Hence, it cannot conclusively be excluded that those changes overlay the effects caused by MMA(III) exposure.
Elevated COX-2 protein levels were observed throughout the chronic low-dose exposure to MMA(III). It can be assumed from the results that the regulation of the COX-2 protein is not accomplished by the amount of mRNA, but presumably by the interaction of COX-2 mRNA with miR-26a and -26b. Further experiments are necessary to confirm this and to unveil the respective mechanism.
Among the molecular effects of chronic low-dose exposure to MMA(III) also the development of altered phenotypic appearance was investigated. The determination of the in vitro Mammalian Cell Transformation Test, the Colony Formation Assay, and the Migration and Invasion Assay revealed further malignant transformatioin of T24 cells after long-term exposure to MMA(III). In addition to morphological changes, the loss of contact inhibition and anchorage dependent growth were observed. Moreover, T24 cells chronically treated with MMA(III) developed the ability of migration and invasion, which can be concluded to be the basis for metastasizing properties in vivo.
In summary, MMA(III) was shown to be rapidly taken up and to exhibit both genotoxicity, as well as tumour progression (i.e. non-genotoxic carcinogenic activities such as COX-2 protein activation, altered miRNA expression profiles, and altered DNA methylation), which resulted in a further malignant transformation of T24 carcinoma cells after chronic low-dose exposure up to 90 weeks. This study indicated various molecular modes of action of MMA(III) in vitro, which only could be analysed and correlated to each other by consolidating interdisciplinary research. Nevertheless, the results must be further confirmed in vivo to be conclusively correlated to the MMA(III)-induced development of bladder cancer
MicroRNA-125b modulates cell growth and metabolism and HBV replication
No full textMicroRNAs (miRNAs ) sind eine Klasse von körpereigenen konservierten kurzen Einzelstrang-RNA , die an Regulation verschiedener zellulärer Prozesse . Zuvor zeigte unsere Gruppe , dass miR -1 hochreguliert HBV-Replikation und Zellwachstum gehemmt . Allerdings wurde miR -1 auf einem niedrigen Niveau in Hepatozyten exprimiert. Hier wählte ich miRNAs , die hoch in normalen Lebergewebe exprimiert werden, aber verminderte in hepatozellulären Karzinoms auf ihre Fähigkeit, die HBV-Replikation und Hepatom-Zellwachstum zu beeinflussen . Unter den getesteten miRNAs , miR- 125b wurde gefunden, die HBV-Replikation bemerkenswert verbessern. Im Gegensatz zu miR -1, miR- 125b hat nicht regulieren HBV Transkription , sondern erhöht HBV- Replikationszwischenund Nucleokapsidbildung . MiR - 125b nach unten reguliert phosphoryliert RB und gehemmt Hepatomzellen Proliferation durch die Blockierung Zellen in der G1 -Phase. Außerdem könnte miR- 125b eine Anzahl von Leber - spezifische Stoffwechselwege zu modulieren. MiR - 125b reduziert LIN28B und hochreguliert die let -7 Familienmitglieder und verbessern HBV-Replikation. FAZIT: Dies ist das erste Mal , einen bestimmten Faktor, der positiv zu beeinflussen HBV-Replikation in der Post- Transkriptionsprozesseszu identifizieren. Meine Ergebnisse zeigen, dass einige miRNAs mit der Fähigkeit, den Zellzyklus in der G1- Phasen-Arretierung kann bevorzugt bis zu regulieren HBV -Replikation. Ich fand auch, miR- 125b konnte LIN8B/let7 Achse, die eine ursprüngliche metabolischen Faktor ist, zu regulieren.MicroRNAs (miRNAs) are a class of endogenous conserved short single-stranded RNA participating in regulation of various cellular processes. Previously, our group showed that miR-1 up-regulated HBV replication and also inhibited cell growth. However, miR-1 was expressed at a low level in hepatocytes. Here, i selected miRNAs, which are highly expressed in normal liver tissues but decreased in hepatocellular carcinoma for their ability to influence HBV replication and hepatoma cell growth. Among the tested miRNAs, miR-125b was found that enhance HBV replication remarkably. In contrast to miR-1, miR-125b did not regulate HBV transcription but increased HBV replicative intermediate and nucleocapsid formation. MiR-125b down-regulated phosphorylated RB and inhibited hepatoma cells proliferation by blocking cells at the G1 phase. Moreover, miR-125b could modulate a number of liver-specific metabolic pathways. MiR-125b reduced LIN28B and upregulated the let-7 family members to enhance HBV replication. CONCLUSION: This is the first time to identify a specific factor that positively influence HBV replication in the post-transcriptional process. My results demonstrated that some miRNAs with the ability to arrest the cell cycle at the G1 phase may preferentially up-regulate HBV replication. I also found miR-125b could regulate LIN8B/let7 axis which is a primal metabolic factor
The failure of compulsory licensing of pharmaceuticals in least developed countries
No full textWith its ratication in 1995 the World Trade Organization's agreement on "Trade Related Aspects of Intellectual Property Rights" (TRIPS) advances minimum global patent protection. Particularly in view of access to essential medicines the TRIPS agreement permits countries to overwrite patent exclusivity in isolated cases and compulsory license a domestic manufacturer. Subsequently, export of compulsory licensed drugs was authorized to account for the lack in appropriate drug production capabilities of least developed countries. So far, this cross border compulsory licensing was used only once, in contrast to numerous domestic utilizations. While literature highlights political pressure and threads to foreign direct investment as general barriers for compulsory licensing the question remains why only least developed countries do not make use of this instrument. The work at hand contributes to the debate by identifying a discrimination of least developed countries
which roots in the mechanics induced by the compulsory licensing process itself. A private generic manufacturer would not sell a compulsory licensed drug at marginal costs but determine the optimal duopoly competition price for a given structure of demand. Since potential licensees apply for compulsory licensing the optimal price is overwritten by negotiations and usually reduced signicantly. This does not hold for least developed countries seeking cross border compulsory licensing because the sequence of price bids and decision is dierent. As a result, cross border compulsory licensing loses its appeal, further
reduced by royalty and transportation cost eects on the generic price
Development of an excitation and reception system for primate imaging on a 7 Tesla ultra-high field human whole-body MRI system
No full textDie Ultrahochfeld-Magnetresonanztomographie (MRT) stellt neuartige technische Anforderungen, vor allem an die Anregung und Detektion. Neben den in den letzten Jahren entwickelten Mehrkanal-Spulen wurde ein weiteres interessantes Prinzip entwickelt, das die Abschirmung des Gradientensystems (RF-Shield) als Wellenleiter für die Anregung nutzt. Das Hauptziel dieser Arbeit war die Konstruktion und Evaluierung eines Anregungs- und Empfangssystems zur Prima- ten-Bildgebung, das vergleichbar einem entfernbaren Insert für ein Human-Ganzkörper 7 Tesla Ultrahochfeld (UHF) Magnetresonanztomographie-System (nachfolgend 7 T MRT-System genannt) entwickelt werden sollte. Wichtige Anforderungen an das Anregungs- und Empfangssystem waren ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und eine hohe Homogenität des eingestrahlten B1+-Feldes, das als Teil des B1-Feldes der Anregung dient. Insbesondere die funktionelle MRT (fMRT) benötigt für ihre Untersuchungen MR-HF-Spulen, welche bei der visuellen und auditorischen Stimulation für den hier anzuwendenden experimentellen Aufbau ausreichende Flexibilität bieten. Bei Systemen mit tieferen Feldern (1,5 T und 3 T) wird eine homogene B1+-Feldanregung in der Regel über Ganzkörper-Resonatoren erzeugt. Bei 7 T MRT-Systemen fehlen diese Ganzkörper-Resonatoren, da die Standard Birdcage-Ganzkörper-Resonatorarchitektur nur bedingt bei einer Systemfrequenz von 297,2 MHz einsetzbar ist. In dieser Arbeit wurde die Anwendung des Travelling-Wave (TW) Verfahrens als neuartiges Anregungssystem für ein 7 T MRT-System (Siemens) zur Primaten-Bildgebung untersucht. Das hierfür entwickelte Gesamt- konzept wird als Travelling-Wave Primatensystem bezeichnet. Das TW-Primatensystem benutzt das RF-Shield des Gradienten-Systems als Hohlwellenleiter, in welchem sich der TE11-Mode ausbreiten kann. Unter Verwendung von Feldsimulationssoftware wurde eine für das 7 T MRT- System angepasste 2-Port Patchantenne (Systemfrequenz 297,2 MHz) entwickelt, die ein zirkular polarisiertes B1-Feld generiert. Für den Empfang wurde eine 3-Elemente Phased-Array-Primatenkopfspule speziell für die Hirn-Bildgebung bei Makaken konstruiert, die eine auditorische Stimulation zulässt und ein hohes SNR gewährleistet. Um die Homogenität des erzeugten B1+-Feldes für einen größeren Bereich mit der entwickelten Patchantenne zu untersuchen und mit einer Birdcagearchitektur zu vergleichen, wurde zusätzlich eine 8-Elemente Phased-Array-Empfangsspule konstruiert. Eine Vergleichsmessung des generierten B1+-Feldes wurde unter Verwendung einer FLASH (Fast Low Angle Shot)-basierten B1+-Flipwinkelmap Sequenz mit einem Silikonöl-Kugelphantom als Beladung durchgeführt. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Homogenität für Volumina bis ca. 10 cm Durchmesser vergleichbar ist zur Birdcagearchitektur. Zur Validierung des TW-Primatensystems wurden mehrere in vivo Messungen mit Makaken durchgeführt, wobei Turbo-Spin-Echo (TSE) und Echoplanar (EPI) Sequenzen verwendet wurden, um anatomische Datensätze mit hohem Kontrast und hoher nomineller Auflösung 0,46x0,46x0,5 mm3 (TSE) bzw. 0,64x0,58x0,2 mm3 (EPI) zu akquirieren. Hierdurch wurde erfolgreich die prinzipielle Anwendbarkeit von fMRT Messungen mit dem entwickelten TW-Primatensystem evaluiert. Damit bildet das TW-Primatensystem die weltweit erste Applikation für Makaken Messungen mit guten räumlichen Stimulationsmöglichkeiten an einem 7 T Human-Ganzkörper MRT-System.Ultra-high field magnetic resonance imaging (MRI) imposes novel technical requirements, especially for excitation and detection. In addition to the developing multi-channel RF coils in recent years, another interesting concept was developed that uses the RF shield of the gradient system as a waveguide for excitation. The main objective of this work was the design and evaluation of an excitation and receiver system for primate imaging, comparable to a removable insert for a human whole-body 7 Tesla ultra-high field (UHF) MRI system (7 T MRI system). Important requirements for this excitation and reception system were a high signal-to-noise ratio (SNR) and a high homogeneity of the irradiated B1+ field which serves for the excitation as a part of the B1 field. Especially functional MRI (fMRI) needs RF coils which provide sufficient flexibility for visual and auditory stimulation within the experimental setting. For systems with lower fields (1.5 T and 3 T) the homogeneous B1+ field excitation is usually provided by whole-body resonators. At 7 T whole-body MRI systems, these resonators are not available because the standard birdcage architecture is only limited usable at system frequency of 297.2 MHz. In this work the application of the traveling-wave (TW) approach as a novel excitation system for a 7 T MRI system (Siemens) was studied for primate imaging. The developed overall concept is called Traveling-Wave-Primate-System. The TW-Primate-System uses the RF shield of the gradient system as a waveguide in which the TE11-mode can propagate. A 2-port patch antenna (system frequency 297.2 MHz) which generates a circularly polarized B1 field was designed for the 7 T MRI system using field simulation software. For receive a 3-element phased array primate head coil primates was specifically designed for brain imaging of macaques which allowed an auditory stimulation and ensured a high SNR. To study the homogeneity of the B1+ field generated by the developed patch antenna for a larger range and comparing it with Birdcage architecture, an 8-element phased array receiving coil was additionally designed. A comparative measurement of the generated B1+ field was performed using a FLASH (fast low angle shot)-based B1+ flip angle map sequence with a silicone oil spherical phantom as a load. It was shown that the homogeneity for volumes up to approx. 10 cm diameter is comparable to the Birdcage architecture. To validate the TW-Primate-System, several in vivo measurements with macaques were performed. Turbo Spin Echo (TSE) and Echo Planar (EPI) sequences were used to acquire anatomical data with high contrast and high nominal resolution of 0.46x0.46x0.5 mm3 (TSE) respectively 0.64x0.58x0.2 mm3 (EPI). These results prove the feasibility of fMRI measurements was successfully evaluated for the developed TW-Primate-System. Thus, the TW-Primate-System is the world's first application of macaques measurements with good spatial stimulation options at a 7 T human whole-body MRI system
Interdisciplinary research on the example of Seoul (Republic of Korea)
No full textThe dissertation project is presented to describe, evaluate and investigate the megacity Seoul by several interdisciplinary and city-morphologic aspects, picking the city’s green belt out as a central element of the urban development. The closed and unique green belt is hypothesised to structure the metropolitan area of Seoul and to have especially sustainable effects on the urban development. A literature research outlines four parameters: city structure, mobility, environmental quality and urban quality. The city structures of Seoul and the planning history are described in a first step, followed by the recording of the environmental quality within the megacity region, as well as, the mobility by means of different parameters. The interpretation of these three working steps will lead, in conjunction with the results of qualitative and quantitative public-opinion polls on quality of life, to new findings about the importance of the green belt. The results to be anticipated will be summarised as suggestions on green-belt policy to transfer them to the urban development of other fast growing regions
Function logic and empiricism of dialysis therapy in the risk structure compensation scheme
No full textHintergrund: Die Gruppe der Dialyseversicherten weist aufgrund noch bestehender Modellverzerrungen systematische Unterdeckungen im Morbiditätsorientierten Risikostrukturausgleich (Morbi-RSA) auf. Die vorliegende Arbeit untersucht die Verzerrungen für diese Versicherten und modelliert verschiedene Ansätze zur Verbesserung der Deckungsbeitragssituation dieser Klientel.
Methodik: Die Analysen erfolgten nach derselben Berechnungsmethode, die auch das Bundesversicherungsamt im Rahmen der Kostengewichtsermittlung und der Deckungsquotenanalysen einzelner Subpopulationen einsetzt.
Ergebnisse: Der zeitgleiche Ansatz zeigt leichte Verbesserungen der Deckungsquoten von Dialyseversicherten. Das Annualisierungs-Modell hebt die altersklassen- und krankheitsspezifischen Deckungsquoten auf ein deutlich höheres Niveau, allerdings bestehen weiterhin deutliche Unterdeckungen für Versicherte mit hohen Leistungsausgabenniveaus. Das Modell mit Risikopool ist in der Lage, insbesondere die Deckungsquoten von Hochkostenfällen und somit auch die von Verstorbenen zu verbessern. Das Kombinations-Modell zeigt eine insgesamt bessere Performance als die beiden Einzelmodelle mit Risikopool und Annualisierung. Eine Differenzierung mit Blick auf eine erweiterte Morbiditätshistorie erreicht keine Verbesserung der Deckungsquoten von Dialyseversicherten.
Diskussion: Die systematischen Unterdeckungen von Dialyseversicherten erzeugen zurzeit bei den Krankenkassen keine Anreize für gesteigertes Engagement für diese Versichertenklientel. Ein wesentliches Problem besteht in der fehlenden Annualisierung der Leistungsausgaben Verstorbener im Status quo-Modell. Die zusätzliche Kombination des Annualisierungsansatzes mit einem Risikopool würde zu einer zusätzlichen Verbesserung der Deckungsquoten von Hochkostenfällen führen und stellt im Hinblick auf die Deckungsquotenanalysen das vielversprechendste Modell der getesteten Varianten dar.
Fazit: Zur Vermeidung von Risikoselektion ist die Aufhebung der Sonderbehandlung von Verstorbenen unvermeidbar. Die zusätzliche Wiedereinführung eines Risikopools würde die Deckungsbeitragssituation für Hochkostenfälle verbessern und die Wettbewerbsfähigkeit kleiner Krankenkassen stärken. Inwieweit welche Modellanpassungsvorschläge letztlich umgesetzt werden, hängt jedoch in erster Linie von der politischen Bereitschaft und den politischen Zielvorstellungen ab
Rechnungslegungsgestützte Leistungsmessung von Hochschulen in NRW
No full textHochschulen in Deutschland werden, anders als beispielsweise Hochschulen in den USA, überwiegend durch Landesmittel finanziert. Bis in die 90er Jahre des vergangenen Jahrtausends ging diese Finanzierung mit einer aufgabenorientierten Detailsteuerung seitens der Länder einher. Staatliche Mittel wurden im Rahmen von sachlich und zeitlich spezifischen Einzelbudgets vergeben und an bestimmte Aufgaben geknüpft. Diesem inputorientierten Detailsteuerungsansatz wurden vermutete Qualitätsdefizite in Forschung und Lehre, ineffizienter Ressourceneinsatz, mangelnde internationale Wettbewerbsfähigkeit sowie eine mangelnde Orientierung an gesellschaftlichen Problemlagen und Arbeitsmarktbedingungen entgegengehalten.
Um diesen Bedenken zu begegnen, hat sich das Verhältnis von Staat zu Hochschulen erheblich gewandelt. Die Hochschulen wurden dereguliert und der Staat zog sich aus der Detailsteuerung der Hochschulen zurück. Ein fundamentaler Schritt war in diesem Zusammenhang die sukzessive Einführung von Globalhaushalten im Hochschulbereich. Staatliche Zuschüsse werden demnach nicht mehr an detaillierte Ausgabenzwecke gebunden, sondern können von den Hochschulen überwiegend autonom zur Aufgabenerfüllung eingesetzt werden.
Die Einführung von Globalbudgets und die damit verbundenen Freiheitsgrade der Hochschulen führten zu einer Abkehr von der inputorientierten Detailsteuerung der Hochschulen. Gleichwohl überlässt das Land NRW die Hochschulen nicht einer völligen Autonomie, sondern versucht, die Hochschultätigkeit anhand der Leistungen der Hochschulen zu steuern (Outputsteuerung). Derartige Steuerungsmodelle kommen nicht nur im Verhältnis von Land zu Hochschule, sondern auch innerhalb der Hochschule zum Tragen. Solche Outputsteuerungen stellen die steuernden Akteure allerdings vor mannigfache Probleme, die sich im Kern auf die Frage konzentrieren, wie sich Hochschulleistungen messen lassen und welche Verhaltenswirkungen von leistungsorientierten Steuerungsmodellen ausgehen. Die Messung der Hochschulleistungen ist deshalb bedeutsam, weil sich die Hochschulleistungen – anders als die Leistungen erwerbswirtschaftlicher Unternehmen – nicht unmittelbar anhand aggregierter finanzieller Kennzahlen messen lassen. Der Problemkreis der Verhaltenswirkungen ist deshalb relevant, weil die Induzierung von Verhaltenswirkungen das Ziel des Einsatzes von Steuerungsinstrumenten ist.
Kernanliegen der Untersuchung ist die Beantwortung der Frage, ob sich die Hochschulleistungen mittels einer noch genauer zu spezifizierenden Hochschulrechnungslegung vor dem Hintergrund einer intendierten Verhaltenssteuerung valide messen lassen und welche Verhaltenswirkungen sich aus der Verwendung der Messergebnisse zu Steuerungszwecken ergeben. Die Untersuchung erstreckt sich dabei sowohl auf die leistungsbezogene als auch die finanzielle Rechnungslegung der Hochschulen, insbesondere auf den handelsrechtlichen Jahresabschluss von Hochschulen in NRW
Improving System Design and Power Management for Hybrid Hydraulic Vehicles Minimizing Fuel Consumption
No full textIm Fokus dieser Arbeit steht die optimale Gestaltung und Steuerung von hybridhydraulischen Fahrzeugen, um die gewünschten Eigenschaften des Systems, nämlich Kraftstoffverbrauch und Fahrbarkeit zu verbessern. Trotz unterschiedlich optimaler und suboptimaler Power-Management-Strategien sind typische Probleme im Umgang mit der Echtzeit-Anwendbarkeit von Power-Management-Strategien, speziell Rechenlast und Lastzyklus-Anforderungen noch diskutierte Themen in diesem Zusammenhang. Basierend auf den Modellen der hydraulischen Komponenten und Teilsysteme werden typische hydraulische Hybridfahrzeugtopologien entwickelt, verifiziert und mit Simulationsergebnissen aus technischer Software für die Modellierung der Hydrauliksysteme verglichen. Die parametrischen Modelle können für die Umsetzung des typischen optimalen Power-Management Strategien verwendet werden. Der Kern der Arbeit ist die Entwicklung, Anwendung, Optimierung und Auswertung von Druckregelstrategien, Power-Management-Strategien, sowie die Optimierung des Systemdesigns. Obwohl regelbasierte Druckregelstrategien suboptimale Ansätze darstellen, werden Kraftstoffverbrauch und Fahrverhalten in Form von Referenz Geschwindigkeits-Trackings als wichtigste Kriterien für eine angemessene Bewertung und den Vergleich von optimierten Power-Management-Strategien im Rahmen dieser Arbeit berücksichtigt. Um eine Online-Optimale Power-Management-Strategie zu entwickeln, sind drei Arten von Multi-objective Multi-parametric optimalen Steuerungsprobleme entwickelt und im System angewendet worden. Hierbei werden verschiedene Optimierungsalgorithmen wie Dynamic Programming (DP), Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA II) und Model Predictive Control (MPC) angewendet. Der Hauptgrund für die Entwicklung von DP-basierten Leistungsverwaltungen ist die Entwicklung eines Off-line Power Management, um die Leistung von anderen entwickelten Algorithmen zu bewerten. Anschließend wird eine Instantaneous Optimized Power Management (IOPM) auf der Grundlage quasi-statischer Modelle des Systems entwickelt, welche auf dem momentanen Leistungsbedarf in jedem Zeitschritt basiert. Die entwickelten Power Management Strategien verbessern erheblich die gewünschten Systemeigenschaften, nämlich Effizienz und Fahrbarkeit Regelbasierte Druckregelstrategien sowie IOPM zeigen eine vergleichbare Performance. Basierend auf den entwickelten Off-line Power Management Strategien wird ein globaler Optimierungsansatz für die gleichzeitige Optimierung von Design-und Steuerungsparametern in diesem Beitrag entwickelt. Mit diesem Ansatz kann eine optimale Systemauslegung und deren Regelparameter an die angegebene Topologie für eine beliebige Fahrzeugklasse erreicht werden.The focus of this thesis is the optimal design and the optimal control of Hybrid Hydraulic Vehicles (HHV) to improve system desired characteristics, fuel consumption, and driveability. Despite the different optimal and sub-optimal power management strategies, typical challenging problems dealing with real-time applicability of the power management strategies particularly computational load and load cycle requirements are still discussing topics in this context. Based on the hydraulic components models as well as subsystems, typical HHV topologies are developed and verified compared to simulation results obtained from a technical software for the modeling of hydraulic systems. The parametric models can be used for the implementation of different optimal power management strategies. The core of the thesis is development, application, optimization, and evaluation of pressure control strategies, power management strategies, as well as the optimization of system design. Whereas rule-based pressure control strategies are sub-optimal approaches, fuel consumption and driveability in the form of reference velocity tracking are considered as the main criteria for a reasonable identical evaluation and comparison of optimized power management strategies developed within this thesis. In order to develop an on-line applicable optimal power management strategy, three types of multi-objective multi-parametric optimal control problems are developed and applied to the system. Hereby different optimization algorithms like Dynamic Programming (DP), Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA II), and Model Predictive Control (MPC) are applied. The main reason for the development of DP-based power management is the development of an off-line control trajectory in order to evaluate the performance of other developed algorithms. Subsequently, an Instantaneous Optimized Power Management (IOPM) based on the quasi-static model of the system is developed. This optimal power management operates based on instantaneous information about power demand without the consideration of time variation effects. The developed power management strategies significantly improve the system desired characteristics, namely efficiency and driveability. However, rulebased pressure control strategies as well as IOPM have comparable performances. Based on the developed off-line power management strategies, a global optimization approach for the simultaneous optimization of design and control parameters is developed within this contribution. Using this approach, optimal system design and control parameters related to the given topology for an arbitrary vehicle class can be achieved
Relay Technology in Cellular Networks
No full textRelay technology has been explored and studied for decades, ranging from generic multi-hop mobile ad hoc networks to most recent collaborative multiple-input multiple-output (MIMO) cellular networks. Deploying low cost relays reduces the infrastructure cost of establishing new base stations in order to improve the cell coverage and system capacity of next generation cellular networks. For efficient heterogeneous network planning, fixed relays are considered as one of the main enhancing technologies in 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution Advanced (LTE-A).
The function of the relay station can be described simply as a device which assists in transmissions between the local base station and the mobile station. Since the performance of relay transmissions is strongly affected by the collaborative strategy in dense wireless networks, the relay selection always attracts research attentions. In this thesis, the symbol error probability of the selective decode-and-forward (DF) relaying strategy is derived to explore the selection diversity. Furthermore, an effective joint beamforming vector design and relay selection scheme for a MIMO relay system are proposed.
In addition, two main relay deployment scenarios are addressed in this thesis: the fixed relay and the mobile relay.
The LTE relay is a fixed relay which is located near the cell edge. A dynamic system level simulator is developed to evaluate the downlink transmission performance of fixed relay-enhanced LTE-A systems. With deployment of a high number of relay nodes inter-cell interference and resource management problems increase. An adaptive beamforming strategy with limited feedback is proposed to reduce inter-cell interference. The proposed algorithm has been applied in relay-enhanced LTE-A cellular networks to show its advantage. Furthermore, we study the concept of shared relays, in which a relay station is deployed at the intersection of neighboring macro cells. An efficient resource allocation and scheduling scheme based on the sub-frame structure of LTE-A is proposed to maximize the benefit of shared relays.
As the penetration rate of mobile phones, especially smart phones keeps increasing, users in public transportation expect high speed wireless services. Recently, the mobile relay for high speed railways has gained significant interest. A system level simulator is developed to investigate the capacity and handover performance of the mobile relay in a high speed railway scenario. Furthermore, a coordinated mobile relay node (MRN) strategy is proposed to combat co-channel interference and handover delay problems in a conventional mobile relay system.Die Relaistechnik für Funksysteme wurde seit Jahrzehnten erforscht und untersucht, angefangen von generischen mobilen Multi-Hop Ad-hoc-Netzwerken bis hin zu kollaborativen multiple-input multiple-output (MIMO) Mobilfunknetzen. Das Aufstellen kostengünstiger Relais reduziert die Infrastrukturkosten für den Aufbau neuer Basisstationen, um die Zellabdeckung und die Systemkapazität von Mobilfunknetzen der nächsten Generation zu verbessern. Für eine effiziente heterogene Netzwerkplanung werden ''fixed relays'' (Festrelais) als eine der Technologien in 3GPP LTE-Advanced betrachtet, welche die größten Verbesserungen aufweisen.
Die Funktion der Relaisstation kann beschrieben werden als eine Vorrichtung, welche bei der Übertragung zwischen der lokalen Basisstation und der Mobilstation unterstützend wirkt. Da die Leistung von Relaisübertragungen stark von der Kooperationsstragie in dichten Funknetzwerken abhängt, erregt die Relaisauswahl stets die Aufmerksamkeit der Forschung. In dieser Arbeit wird die Symbolfehlerwahrscheinlichkeit der selektiven decode-and-forward (DF) Relais-Strategie abgeleitet, um den Diversitätsgewinn Auswahldiversität zu untersuchen. Weiterhin wurde ein gemeinsames Strahlformungsvektor-Design und Relais-auswahlschema für ein MIMO-Relais-System vorgestellt.
Des Weiteren werden in dieser Arbeit zwei wesentliche Relais-Verteilungsszenarien untersucht: das Festrelais-Szenario und das Mobilrelais-Szenario.
Das LTE Relais ist ein Festrelais, welches nah an dem Zellenrand liegt. Ein dynamischer System-Level-Simulator wurde entwickelt, um die Downlink-Übertragungsleistung von mit Festrelais erweiterten LTE-A-Systemen zu evaluieren. Bei der Verwendung einer hohen Anzahl von Relaisknoten steigt zum einem die Interzellinterferenz und zum anderen die Problematik des Ressourcenmanagements. Es wird eine adaptive Strahlformungsstrategie mit wenig zurückgekoppelte Information vorgestellt, um Zellinterferenzprobleme zu reduzieren. Der vorgestellte Algorithmus wird auf ein mit Relaisstationen erweitertes LTE-A-Mobilfunknetz angewendet, um seine Vorteile aufzuzeigen. Weiterhin wird das Konzept eines gemeinsam genutzten Relais untersucht, in welchem eine Relaisstation an der Grenze von benachbarten Makrozellen aufgestellt wird. Es wird ein effizientes Ressourcenzuweisungs- und Zeitplanungsschema, basierend auf der Sub-Rahmenstruktur, vorgestellt, um den Vorteil von gemeinsam genutzten Relais zu maximieren.
Da die Verbreitungsrate von Mobiltelefonen, besonders von Smartphones, weiter ansteigt, werden Benutzer auch in öffentlichen Verkehrsmitteln drahtlose Hochgeschwindigkeitsdienste erwarten. In letzter Zeit hat das Mobilrelais für Hochgeschwindigkeitszüge große Bedeutung gewonnen. Es wurde daher ein System-Level-Simulator entwickelt, um die Kapazität und Übergabgeleistungsfähigkeit von Mobilrelais in Hochgeschwindigkeitszug-Szenarios zu untersuchen. Zusätzlich wird eine koordinierte Mobilrelais-Strategie zur Bekämpfung von Gleichkanalinterferenz und Übergabeverzögerungsproblemen in herkömmlichen Mobilrelaissystemen vorgestellt