Frequency determination in control applications: Excitation based approach

New algorithms for estimation of the frequencies of oscillating waveform signals are described. Model of the signals is presented in the form of linear difference equation with unknown coefficients, which define the frequencies and amplitudes. Coefficients are estimated utilizing the property of the persistence of excitation of oscillating signals. Exponentially damped and oscillating signals are described in a unified framework. A property of excitation is proved for exponentially damped signal that contains a single frequency via diagonal dominance of an information matrix. Two applications of this frequency estimation technique are considered. The first one is filtering of the wind speed signal in wind turbine control applications, and the second one is the frequency estimation of exponentially damped signal motivated by the engine knock detection applications

Novel Adaptive Sampling Algorithm for POD-Based Non-Intrusive Reduced Order Model

The proper orthogonal decomposition (POD) based reduced-order model (ROM) has been an effective tool for flow field prediction in the engineering industry. The sample selection in the design space for POD basis construction affects the ROM performance sensitively. Adaptive sampling can significantly reduce the number of samples to achieve the required model accuracy. In this work, we propose a novel adaptive sampling algorithm, called conjunction sampling strategy, which is based on proven strategies. The conjunction sampling strategy is demonstrated on airfoil flow field prediction within the transonic regime. We demonstrate the performance of the proposed strategy by running 10 trials for each strategy for the robustness tests. Results show that the conjunction sampling strategy consistently achieves higher predictive accuracy compared with Latin hypercube sampling (LHS) and existing strategies. Specifically, under the same computational budget (40 training samples in total), the conjunction strategy reduced the L2 error by 56.7% compared with LHS. In addition, the conjunction strategy reduced the standard deviation of L2 errors by 62.1% with a 2.6% increase on the mean error compared with the best existing strategy

Desertification

IPCC SPECIAL REPORT ON CLIMATE CHANGE AND LAND (SRCCL) Chapter 3: Climate Change and Land: An IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystem

The 2005 AMI system for the transcription of speech in meetings

In this paper we describe the 2005 AMI system for the transcription\ud of speech in meetings used for participation in the 2005 NIST\ud RT evaluations. The system was designed for participation in the speech\ud to text part of the evaluations, in particular for transcription of speech\ud recorded with multiple distant microphones and independent headset\ud microphones. System performance was tested on both conference room\ud and lecture style meetings. Although input sources are processed using\ud different front-ends, the recognition process is based on a unified system\ud architecture. The system operates in multiple passes and makes use\ud of state of the art technologies such as discriminative training, vocal\ud tract length normalisation, heteroscedastic linear discriminant analysis,\ud speaker adaptation with maximum likelihood linear regression and minimum\ud word error rate decoding. In this paper we describe the system performance\ud on the official development and test sets for the NIST RT05s\ud evaluations. The system was jointly developed in less than 10 months\ud by a multi-site team and was shown to achieve very competitive performance

Ecological models at fish community and species level to support effective river restoration

RESUMEN Los peces nativos son indicadores de la salud de los ecosistemas acuáticos, y se han convertido en un elemento de calidad clave para evaluar el estado ecológico de los ríos. La comprensión de los factores que afectan a las especies nativas de peces es importante para la gestión y conservación de los ecosistemas acuáticos. El objetivo general de esta tesis es analizar las relaciones entre variables biológicas y de hábitat (incluyendo la conectividad) a través de una variedad de escalas espaciales en los ríos Mediterráneos, con el desarrollo de herramientas de modelación para apoyar la toma de decisiones en la restauración de ríos. Esta tesis se compone de cuatro artículos. El primero tiene como objetivos modelar la relación entre un conjunto de variables ambientales y la riqueza de especies nativas (NFSR), y evaluar la eficacia de potenciales acciones de restauración para mejorar la NFSR en la cuenca del río Júcar. Para ello se aplicó un enfoque de modelación de red neuronal artificial (ANN), utilizando en la fase de entrenamiento el algoritmo Levenberg-Marquardt. Se aplicó el método de las derivadas parciales para determinar la importancia relativa de las variables ambientales. Según los resultados, el modelo de ANN combina variables que describen la calidad de ribera, la calidad del agua y el hábitat físico, y ayudó a identificar los principales factores que condicionan el patrón de distribución de la NFSR en los ríos Mediterráneos. En la segunda parte del estudio, el modelo fue utilizado para evaluar la eficacia de dos acciones de restauración en el río Júcar: la eliminación de dos azudes abandonados, con el consiguiente incremento de la proporción de corrientes. Estas simulaciones indican que la riqueza aumenta con el incremento de la longitud libre de barreras artificiales y la proporción del mesohabitat de corriente, y demostró la utilidad de las ANN como una poderosa herramienta para apoyar la toma de decisiones en el manejo y restauración ecológica de los ríos Mediterráneos. El segundo artículo tiene como objetivo determinar la importancia relativa de los dos principales factores que controlan la reducción de la riqueza de peces (NFSR), es decir, las interacciones entre las especies acuáticas, variables del hábitat (incluyendo la conectividad fluvial) y biológicas (incluidas las especies invasoras) en los ríos Júcar, Cabriel y Turia. Con este fin, tres modelos de ANN fueron analizados: el primero fue construido solamente con variables biológicas, el segundo se construyó únicamente con variables de hábitat y el tercero con la combinación de estos dos grupos de variables. Los resultados muestran que las variables de hábitat son los ¿drivers¿ más importantes para la distribución de NFSR, y demuestran la importancia ecológica de los modelos desarrollados. Los resultados de este estudio destacan la necesidad de proponer medidas de mitigación relacionadas con la mejora del hábitat (incluyendo la variabilidad de caudales en el río) como medida para conservar y restaurar los ríos Mediterráneos. El tercer artículo busca comparar la fiabilidad y relevancia ecológica de dos modelos predictivos de NFSR, basados en redes neuronales artificiales (ANN) y random forests (RF). La relevancia de las variables seleccionadas por cada modelo se evaluó a partir del conocimiento ecológico y apoyado por otras investigaciones. Los dos modelos fueron desarrollados utilizando validación cruzada k-fold y su desempeño fue evaluado a través de tres índices: el coeficiente de determinación (R2 ), el error cuadrático medio (MSE) y el coeficiente de determinación ajustado (R2 adj). Según los resultados, RF obtuvo el mejor desempeño en entrenamiento. Pero, el procedimiento de validación cruzada reveló que ambas técnicas generaron resultados similares (R2 = 68% para RF y R2 = 66% para ANN). La comparación de diferentes métodos de machine learning es muy útil para el análisis crítico de los resultados obtenidos a través de los modelos. El cuarto artículo tiene como objetivo evaluar la capacidad de las ANN para identificar los factores que afectan a la densidad y la presencia/ausencia de Luciobarbus guiraonis en la demarcación hidrográfica del Júcar. Se utilizó una red neuronal artificial multicapa de tipo feedforward (ANN) para representar relaciones no lineales entre descriptores de L. guiraonis con variables biológicas y de hábitat. El poder predictivo de los modelos se evaluó con base en el índice Kappa (k), la proporción de casos correctamente clasificados (CCI) y el área bajo la curva (AUC) característica operativa del receptor (ROC). La presencia/ausencia de L. guiraonis fue bien predicha por el modelo ANN (CCI = 87%, AUC = 0.85 y k = 0.66). La predicción de la densidad fue moderada (CCI = 62%, AUC = 0.71 y k = 0.43). Las variables más importantes que describen la presencia/ausencia fueron: radiación solar, área de drenaje y la proporción de especies exóticas de peces con un peso relativo del 27.8%, 24.53% y 13.60% respectivamente. En el modelo de densidad, las variables más importantes fueron el coeficiente de variación de los caudales medios anuales con una importancia relativa del 50.5% y la proporción de especies exóticas de peces con el 24.4%. Los modelos proporcionan información importante acerca de la relación de L. guiraonis con variables bióticas y de hábitat, este nuevo conocimiento podría utilizarse para apoyar futuros estudios y para contribuir en la toma de decisiones para la conservación y manejo de especies en los en los ríos Júcar, Cabriel y Turia.Olaya Marín, EJ. (2013). Ecological models at fish community and species level to support effective river restoration [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/28853TESI

Stellar populations -- the next ten years

The study of stellar populations is a discipline that is highly dependent on both imaging and spectroscopy. I discuss techniques in different regimes of resolving power: broadband imaging (R~4), intermediate band imaging (R~16, 64), narrowband spectral imaging (R~256, 1024, 4096). In recent years, we have seen major advances in broadband all-sky surveys that are set to continue across optical and IR bands, with the added benefit of the time domain, higher sensitivity, and improved photometric accuracy. Tunable filters and integral field spectrographs are poised to make further inroads into intermediate and narrowband imaging studies of stellar populations. Further advances will come from AO-assisted imaging and imaging spectroscopy, although photometric accuracy will be challenging. Integral field spectroscopy will continue to have a major impact on future stellar population studies, extending into the near infrared once the OH suppression problem is finally resolved. A sky rendered dark will allow a host of new ideas to be explored, and old ideas to be revisited.Comment: Invited review, IAUS 241, "Stellar Populations as Building Blocks of Galaxies," eds. Vazdekis, Peletier. 12 pages, 1 table. (The sideways table should print ok; there are 10 columns.

Adaptive management of Ramsar wetlands

Abstract The Macquarie Marshes are one of Australia’s iconic wetlands, recognised for their international importance, providing habitat for some of the continent’s more important waterbird breeding sites as well as complex and extensive flood-dependent vegetation communities. Part of the area is recognised as a wetland of international importance, under the Ramsar Convention. River regulation has affected their resilience, which may increase with climate change. Counteracting these impacts, the increased amount of environmental flow provided to the wetland through the buy-back and increased wildlife allocation have redressed some of the impacts of river regulation. This project assists in the development of an adaptive management framework for this Ramsar-listed wetland. It brings together current management and available science to provide an informed hierarchy of objectives that incorporates climate change adaptation and assists transparent management. The project adopts a generic approach allowing the framework to be transferred to other wetlands, including Ramsar-listed wetlands, supplied by rivers ranging from highly regulated to free flowing. The integration of management with science allows key indicators to be monitored that will inform management and promote increasingly informed decisions. The project involved a multi-disciplinary team of scientists and managers working on one of the more difficult challenges for Australia, exacerbated by increasing impacts of climate change on flows and inundation patterns

Insights into the development of strategy from a complexity perspective

This paper provides an account of an ongoing project with an independent school in the UK. The project focuses on a strategy development intervention which, from the start, was systemic in orientation. The intention was to integrate simple systems concepts and approaches into the strategy development process to: address power relations in actively engaging a wide range of stakeholders with the school’s strategy-making process; generate a range of good ideas; and make the strategy-making process transparent in order to inspire stakeholder confidence in, and commitment to, it and its outcomes. This paper describes how seeking to meet these aims entailed a series of workshops during the course of which an awareness of the relevance, in our interpretation, of Complex Adaptive Systems concepts grew