A Strategy Optimization Approach for Mission Deployment in Distributed Systems

In order to increase operational efficiency, reduce delays, and/or maximize profit, almost all the organizations have split their mission into several tasks which are deployed in distributed system. However, due to distributivity, the mission is prone to be vulnerable to kinds of cyberattacks. In this paper, we propose a mission deployment scheme to optimize mission payoff in the face of different attack strategies. Using this scheme, defenders can achieve “appropriate security” and force attackers to jointly safeguard the mission situation

New Pinning Synchronization of Complex Networks with Time-Varying Coupling Strength and Nondelayed and Delayed Coupling

The pinning synchronization problem for a class of complex networks is studied by a stochastic viewpoint, in which both time-varying coupling strength and nondelayed and delayed coupling are included. Different from the traditionally similar methods, its interval is separated into two subintervals and described by a Bernoulli variable. Both bounds and switching probability of such subintervals are contained. Particularly, the nondelayed and delayed couplings occur alternately in which another independent Bernoulli variable is introduced. Then, a new kind of pinning controller without time-varying coupling strength signal is developed, in which only its bounds and probabilities are contained. When such probabilities are unavailable, two different kinds of adaption laws are established to make the complex network globally synchronous. Finally, the validity of the presented methods is proved through a numerical example

Desarrollo y verificación de procedimientos de modelado cinemático y técnicas de calibración de laser trackers basadas en medición de red de reflectores

Los métodos de calibración existentes se basan en un modelo de errores geométricos y precisan del uso de patrones metrológicos de alto rango, así como de la realización de un gran número de mediciones, todo ello en un entorno en condiciones controladas. Esto supone una gran inversión en medios, tiempo y personal cualificado. La presente tesis tiene por objetivo el desarrollo y validación de un procedimiento de calibración de Laser Trackers rápido, sencillo y preciso basado en el modelo cinemático y al alcance de cualquier usuario sin conocimientos metrológicos avanzados.Para ello se realiza un modelado cinemático del laser tracker (LT) siguiendo el modelo de Denavit-Hartenberg. Este modelo se completa con matrices de error asociadas a cada sistema de referencia del modelo cinemático que, siguiendo la formulación de Slocum en su libro sobre diseño de máquinas de precisión, consigue corregir el modelo cinemático introduciendo un conjunto de parámetros de error. En la formulación tradicional, estos parámetros de error tienen valores constantes para cada articulación de la cadena cinemática, pero en esta tesis se ha realizado una formulación variable en función de la posición de cada articulación, lo cual contribuye a mejorar en gran manera el comportamiento del procedimiento de calibración.El modelo de calibración planteado se ha verificado primeramente por medio de datos sintéticos con los cuales se han simulado las mediciones de diversas mallas de reflectores realizadas por un LT afectado por un vector de parámetros conocidos. Posteriormente se ha utilizado el modelo de calibración para la identificación de los parámetros de error y la corrección de las mediciones.Una vez verificado el modelo con datos sintéticos, se ha procedido a verificarlo con datos reales. Para ello se ha colocado una malla de reflectores en la mesa de una máquina de medición por coordenadas (MMC). La malla de reflectores se ha medido con la MMC y con un LT desde 5 posiciones distintas. La aplicación del modelo de calibración muestra la mejora obtenida en la precisión de medición del LT. Estas mediciones se han utilizado también para definir y comparar distintas estrategias de calibración en ausencia de los valores nominales de medidas proporcionadas por la MMC. Igualmente se han utilizado para comparar los resultados obtenidos por la calibración cinemática con los de la calibración convencional basada en errores geométricos. Se comprueba que la calibración cinemática es más fácilmente extrapolable a todo el ámbito de medición del LT que la calibración geométrica. El criterio de calibración empleado se basa en el hecho de que la distancia entre cada pareja de reflectores debe ser la misma independientemente de la posición del LT desde la que hayan sido medidas.Con el modelo verificado, se ha planteado un ensayo de calibración en condiciones reales. En base a un ensayo de sensibilidad, en el que se ha estudiado la influencia de cada parámetro de error en el error global de medición del LT se han determinado las posiciones óptimas de los reflectores a utilizar en el ensayo de calibración. Esta información, junto con la obtenida del estudio de las estrategias de calibración ha permitido establecer las condiciones idóneas para el ensayo de calibración. Se han colocado 27 reflectores en las posiciones preestablecidas, midiéndose desde 5 posiciones del LT. El resultado de la calibración se ha evaluado con dos criterios distintos. Primero con el novedoso criterio introducido en la tesis de consistencia de distancias entre reflectores y el método tradicional de error de posicionamiento de reflectores, el cual supone la necesidad de transformar todas las medidas a un mismo sistema de referencia para poder compararlas.Dado que no se dispone de valores nominales con los que verificar los resultados de la calibración, se han aplicado los parámetros de calibración a las mediciones realizadas en la MMC, verificándose un incremento en la precisión de medición del LT similar a la esperada.Los reflectores han sido medidos desde posiciones distintas del LT, esto hace que el ángulo de incidencia del haz del láser en el reflector no sea siempre el óptimo. Por ello se ha estudiado la influencia, en el error de medición del LT, del ángulo de incidencia del haz del láser en el reflector.La conclusión de la tesis es que se ha obtenido el método de calibración que se esperaba, el cual con una reducida cantidad de mediciones en condiciones ambientales, permite mejorar la precisión del LT. El método consigue mejoras por encima de la calibración del fabricante del LT y además está al alcance de cualquier usuario sin conocimientos metrológicos avanzados.<br /

Active suspension control of electric vehicle with in-wheel motors

In-wheel motor (IWM) technology has attracted increasing research interests in recent years due to the numerous advantages it offers. However, the direct attachment of IWMs to the wheels can result in an increase in the vehicle unsprung mass and a significant drop in the suspension ride comfort performance and road holding stability. Other issues such as motor bearing wear motor vibration, air-gap eccentricity and residual unbalanced radial force can adversely influence the motor vibration, passenger comfort and vehicle rollover stability. Active suspension and optimized passive suspension are possible methods deployed to improve the ride comfort and safety of electric vehicles equipped with inwheel motor. The trade-off between ride comfort and handling stability is a major challenge in active suspension design. This thesis investigates the development of novel active suspension systems for successful implementation of IWM technology in electric cars. Towards such aim, several active suspension methods based on robust H∞ control methods are developed to achieve enhanced suspension performance by overcoming the conflicting requirement between ride comfort, suspension deflection and road holding. A novel fault-tolerant H∞ controller based on friction compensation is in the presence of system parameter uncertainties, actuator faults, as well as actuator time delay and system friction is proposed. A friction observer-based Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy H∞ controller is developed for active suspension with sprung mass variation and system friction. This method is validated experimentally on a quarter car test rig. The experimental results demonstrate the effectiveness of proposed control methods in improving vehicle ride performance and road holding capability under different road profiles. Quarter car suspension model with suspended shaft-less direct-drive motors has the potential to improve the road holding capability and ride performance. Based on the quarter car suspension with dynamic vibration absorber (DVA) model, a multi-objective parameter optimization for active suspension of IWM mounted electric vehicle based on genetic algorithm (GA) is proposed to suppress the sprung mass vibration, motor vibration, motor bearing wear as well as improving ride comfort, suspension deflection and road holding stability. Then a fault-tolerant fuzzy H∞ control design approach for active suspension of IWM driven electric vehicles in the presence of sprung mass variation, actuator faults and control input constraints is proposed. The T-S fuzzy suspension model is used to cope with the possible sprung mass variation. The output feedback control problem for active suspension system of IWM driven electric vehicles with actuator faults and time delay is further investigated. The suspended motor parameters and vehicle suspension parameters are optimized based on the particle swarm optimization. A robust output feedback H∞ controller is designed to guarantee the system’s asymptotic stability and simultaneously satisfying the performance constraints. The proposed output feedback controller reveals much better performance than previous work when different actuator thrust losses and time delay occurs. The road surface roughness is coupled with in-wheel switched reluctance motor air-gap eccentricity and the unbalanced residual vertical force. Coupling effects between road excitation and in wheel switched reluctance motor (SRM) on electric vehicle ride comfort are also analysed in this thesis. A hybrid control method including output feedback controller and SRM controller are designed to suppress SRM vibration and to prolong the SRM lifespan, while at the same time improving vehicle ride comfort. Then a state feedback H∞ controller combined with SRM controller is designed for in-wheel SRM driven electric vehicle with DVA structure to enhance vehicle and SRM performance. Simulation results demonstrate the effectiveness of DVA structure based active suspension system with proposed control method its ability to significantly improve the road holding capability and ride performance, as well as motor performance