Application of Improved Sliding DFT Algorithm for Non-Integer k

An algorithm and network is described in this paper that implements a sliding Discrete Fourier Transform, such that it outputs an estimate of the DFT value for every input sample. Regular DFT algorithms calculate a complex value that is proportional to the amplitude and phase of an equivalent sine wave at the selected analysis frequency. The analysis frequency that can be selected is typically an integer multiple of the frequency increment of the DFT algorithm, and this might not necessarily correspond to the desired analysis frequency. The sliding DFT algorithm proposed here overcomes this limitation, and permits the analysis frequency to be any value up to half the sampling frequency. The proposed sliding DFT algorithm is demonstrated by analysing a synthetic sine wave, and the exhaust noise from a V8 diesel engine.Carl Q. Howar

Chromaticity tracking using a phase modulation technique

In the classical chromaticity measurement technique, chromaticity is measured by measuring the change in betatron tune as the RF frequency is varied. This paper will describe a novel way of measuring chromaticity: we will phase modulate the RF with a known sine wave and then phase demodulate the betatron frequency. The result is a line in Fourier space which corresponds to the frequency of our sine wave modulation. The peak of this sine wave is proportional to chromaticity. For this technique to work, a tune tracker PLL system is required because it supplies the betatron carrier frequency. This method has been tested in the Tevatron and we will show the results here

Single Bin Sliding Discrete Fourier Transform

The conventional method for spectrum analysis is the discrete Fourier transform (DFT), usually implemented using a fast Fourier transform (FFT) algorithm. However, certain applications require an online spectrum analysis only on a subset of M frequencies of an N-point DFT (M<N). In such cases, the use of single-bin sliding DFT (Sb-SDFT) is preferred over the direct application of FFT. The purpose of this chapter is to provide a concise overview of the Sb-SDFT algorithms, analyze their performance, and highlight advantages and limitations. Finally, a technique to mitigate the spectral leakage effect, which arises when using the Sb-SDFT in nonstationary conditions, is presented

Real-time detection of damages in materials using spectral analysis

Tato práce se zabývá detekcí vlastních frekvencí v materiálech pomocí algoritmů pracujících v reálných čase. To se používá pro detekci poruch. Je popsána fyzika materiálu, problematika diskrétních signálů a jejich spekter a jednotlivé metody pro výpočet spektrálních složek. Tyto metody jsou implementovány do programovacího prostředí matlab. Jsou otestovány pomocí simulačních dat a reálného signálu.This thesis deals with detection of the natural frequencies in the material structures using algorithms working in real-time. It is used for detection of material damage. Is described physic of material, issue of discrete signals and their spectrums and methods for the calculation of the spectral components of the signal. These metods are implemented to Matlab programming environment. Methods are tested with simulated data and real signal.

Bootstrapping Cognitive Radio Networks

Cognitive radio networks promise more efficient spectrum utilization by leveraging degrees of freedom and distributing data collection. The actual realization of these promises is challenged by distributed control, and incomplete, uncertain and possibly conflicting knowledge bases. We consider two problems in bootstrapping, evolving, and managing cognitive radio networks. The first is Link Rendezvous, or how separate radio nodes initially find each other in a spectrum band with many degrees of freedom, and little shared knowledge. The second is how radio nodes can negotiate for spectrum access with incomplete information. To address the first problem, we present our Frequency Parallel Blind Link Rendezvous algorithm. This approach, designed for recent generations of digital front-ends, implicitly shares vague information about spectrum occupancy early in the process, speeding the progress towards a solution. Furthermore, it operates in the frequency domain, facilitating a parallel channel rendezvous. Finally, it operates without a control channel and can rendezvous anywhere in the operating band. We present simulations and analysis on the false alarm rate for both a feature detector and a cross-correlation detector. We compare our results to the conventional frequency hopping sequence rendezvous techniques. To address the second problem, we model the network as a multi-agent system and negotiate by exchanging proposals, augmented with arguments. These arguments include information about priority status and the existence of other nodes. We show in a variety of network topologies that this process leads to solutions not otherwise apparent to individual nodes, and achieves superior network throughput, request satisfaction, and total number of connections, compared to our baselines. The agents independently formulate proposals based upon communication desires, evaluate these proposals based upon capacity constraints, create ariii guments in response to proposal rejections, and re-evaluate proposals based upon received arguments. We present our negotiation rules, messages, and protocol and demonstrate how they interoperate in a simulation environment

Scalable Tactile Sensing E-Skins Through Spatial Frequency Encoding

Most state-of-the-art tactile sensing arrays are not scalable to large numbers of sensing units due to their raster-scanned readout. This readout scheme results in a high degree of wiring complexity and a tradeoff between spatial and temporal resolution. In this thesis I present the use of spatial frequency encoding to develop asynchronous tactile sensor arrays with single-wire sensor transduction, no per-taxel electronics, and no scanning latency. I demonstrate this through two prototype devices, Neuroskin 1, which is developed using fabric-based e-textile materials, and Neuroskin 2, which is developed using fPCB. Like human skin, Neuroskin has a temporal resolution of 1 kHz and innate data compression where tactile data from an MxN Neuroskin is compressed into M+N values. Neuroskin 2 requires only four interface wires (regardless of its number of sensors) and can be easily scaled up through its development as an fPCB. To demonstrate the utility of the prototypes, Neuroskin was mounted onto a biomimetic robotic finger to palpate different textures and perform a texture discrimination task. Neuroskin 1 and 2 achieved 87% and 76% classification accuracy respectively in the texture discrimination task. Overall, the method of spatial-frequency encoding is theoretically scalable to support sensor arrays with thousands of sensing elements without latency, and the resolution of a Neuroskin array is only limited by the ADC sampling rate. Future tactile sensing systems can utilize the spatial frequency encoding architecture presented here to be dense, numerous, and flexible while retaining excellent temporal resolution

Convertidores Interleaved en Sistemas Fotovoltaicos Multistring

En el contexto mundial de búsqueda de energías alternativas, los dispositivos fotovoltaicos (FV) se han convertido en una de las estrategias más populares para la generación de energía. En este contexto, esta tesis aborda la problemática asociada a la optimización de los sistemas de generación fotovoltaica con configuración multistring. Esta problemática está relacionada con la optimización de la eficiencia vinculada a la etapa de generación (arreglo fotovoltaico) y a la etapa de conversión dc-dc. En este sentido, resulta de interés maximizar ambas de forma simultánea. Sin embargo, lograr esta tarea no resulta sencillo, pues cumplir simultáneamente con ambos objetivos implica que, cuestiones tales como frecuencia de conmutación, modo de conducción y dimensionamiento de elementos pasivos jueguen roles contrapuestos cuando se emplean estructuras tradicionales de convertidores. Los convertidores dc-dc interleaved representan una solución a las problemáticas antes mencionadas, ya que permiten mejorar las características del ripple de corriente total y reducir las exigencias en los dispositivos semiconductores. A pesar de esto, la determinación del diseño más conveniente para esta aplicación no ha sido completamente abordada en la literatura. En primer lugar, el ripple total en estos convertidores impacta en gran medida en el factor de utilización del arreglo fotovoltaico, por lo que es necesario cuantificarlo en función de los parámetros del sistema y en condiciones prácticas de operación. Si bien existen en la literatura metodologías que permiten cuantificar el ripple total en convertidores que operan en modo de conducción continua (CCM), el caso del modo de conducción discontinua (DCM) no ha sido completamente caracterizado. Adicionalmente, en relación con la eficiencia, la elección del modo de conducción, de la frecuencia de conmutación y del número de fases no es un aspecto trivial. Este problema se hace más complejo cuando se consideran aspectos adicionales del sistema tales como el volumen, la vida útil y los mecanismos de disipación térmica. Considerando lo anterior, en esta tesis se propone un método para poder realizar una caracterización general del ripple total de entrada y salida en estado estacionario para convertidores interleaved operando en DCM. A partir del mismo se busca identificar en qué medida el sistema cumple con los requerimientos del arreglo fotovoltaico, dimensionar el filtro de entrada y evaluar la eficiencia del sistema. Adicionalmente, se lleva adelante un análisis de convertidores interleaved operando en CCM y DCM con distinto número de fases y frecuencias de conmutación. En tal sentido se definen figuras de mérito que permitan evaluarlos,considerando diferentes condiciones de contorno, de forma tal de maximizar la eficiencia del sistema sin comprometer los aspectos adicionales antes mencionados. Finalmente, definiendo las condiciones de contorno de la aplicación, se determina el modo de conducción, número de fases y frecuencia de conmutación que permiten obtener la mejor relación entre eficiencia, volumen y características de disipación térmica.Fil: Cervellini, María Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica; Argentin

Identificación y clasificación automática de eventos de tensión en redes eléctricas inteligentes

Durante muchos años, gran parte de los equipos conectados a las redes eléctricas han sido capaces de operar en forma satisfactoria ante amplias variaciones en los parámetros de tensión y corriente del suministro eléctrico. Sin embargo, en los últimos años, con el advenimiento de la tecnología, la sofisticación de los electrodomésticos, el desarrollo de la electrónica de consumo, etc., se ha añadido una gran cantidad de equipos a la red, que no son tan tolerantes a estas variaciones, por lo cuál demandan energía de calidad. En este sentido, proveer energía en forma ininterrumpida y de calidad se ha convertido en una estrategia de negocios para las empresas productoras de energía, dando origen a un mercado energético abierto y competitivo.Dentro del abanico de fenómenos comprendidos en el concepto de calidad de la energía se encuentra un conjunto de perturbaciones de tensión denominadas dips de tensión, swells e interrupciones de corta duración. Estas perturbaciones, conocidas como eventos de tensión, son los responsables de importantes pérdidas económicas, tanto para las empresas de energía como para los usuarios, en especial los industriales. A fin de cuantificarlos y caracterizarlos para evaluar sus causas, sus consecuencias, e incluso tomar acciones correctivas para mitigarlos, es de vital importancia contar con herramientas que permitan detectarlos y clasificarlos en forma automatizada en el menor tiempo y con la mayor certeza posibles.El objetivo de esta tesis es la evaluación y propuesta de métodos de clasificación de eventos de tensión. Para cumplir con este objetivo se han tenido en cuenta las causas que originan los eventos de tensión y las características asociadas a los mismos. Se han estudiado con profundidad los criterios de detección, segmentación y clasificación presentes en la literatura específica poniendo en evidencia todas las limitaciones asociadas a los mismos, haciendo enfasis en los criterios y algoritmos de clasificación.A partir del análisis de estas limitaciones se diseño un nuevo método que mejora el desempeño en la clasificación de eventos en determinadas condiciones de operación que son factibles de hallar en la práctica. Se han modelado, simulado y evaluado todos los métodos bajo las mismas condiciones y se realizaron ensayos experimentales, programando el método propuesto en un Medidor Inteligente de Calidad de Energía desarrollado por el grupo de Calidad de la Energía del Laboratorio de Instrumentación y Control. Se mostró que el algoritmo es implementable en una plataforma digital de recursos limitados y se verificó que el método propuesto en su conjunto es capaz de detectar el evento, dividir el mismo en sus correspondientes segmentos y clasificar cada uno de estos segmentos.Fil: Strack, Jorge Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica; Argentin

A sliding Goertzel algorithm for adaptive passive neutralizers

A common method used in tuning adaptive–passive tuned vibration neutralizers is to adjust its resonance frequency to match the excitation frequency, which has the characteristic that the phase angle between its vibrating mass and its support is −90°. A sliding-Goertzel algorithm is presented and demonstrated for extracting the vibration signals at the frequency of interest. The benefit of using the sliding Goertzel algorithm compared to other methods when used in vibration environments with multiple tones is that additional band-pass notch filtering is not required. This algorithm could also be used for adaptive tuned mass dampers, adaptive Helmholtz resonators, and adaptive quarter-wave tubes.Carl Q. Howar