System identification, time series analysis and forecasting:The Captain Toolbox handbook.

CAPTAIN is a MATLAB compatible toolbox for non stationary time series analysis, system identification, signal processing and forecasting, using unobserved components models, time variable parameter models, state dependent parameter models and multiple input transfer function models. CAPTAIN also includes functions for true digital control

A double-edged sword: Use of computer algebra systems in first-year Engineering Mathematics and Mechanics courses

Many secondary-level mathematics students have experience with graphical calculators from high school. For the purposes of this paper we define graphical calculators as those able to perform rudimentary symbolic manipulation and solve complicated equations requiring very modest user knowledge. The use of more advanced computer algebra systems e.g. Maple, Mathematica, Mathcad, Matlab/MuPad is becoming more prevalent in tertiary-level courses. This paper explores our students’ experience using one such system (MuPad) in first-year tertiary Engineering Mathematics and Mechanics courses. The effectiveness of graphical calculators and computer algebra systems in mathematical pedagogy has been investigated by a multitude of educational researchers (e.g. Ravaglia et al. 1998). Most of these studies found very small or no correlation between student use of graphical calculators or exposure to computer algebra systems with future achievement in mathematics courses (Buteau et al. 2010). In this paper we focus instead on students’ attitude towards a more advanced standalone computer algebra system (MuPad), and whether students’ inclination to use the system is indicative of their mathematical understanding. Paper describing some preliminary research into use of computer algebra systems for teaching engineering mathematics

SOFT feature-tracking software handbook

This handbook (SOFT_WP31_handbook.pdf) describes the suite of MATLAB programs developed within Work Package 3, task 3.1 of the SOFT Project, for the tracking of large-scale, westward propagating features (planetary waves or westward-travelling eddies) in altimeter data and the removal of the identified features from the datasets. The suite has been applied to TOPEX/POSEIDON data over the Azores region (one of the SOFT study regions) but its modularity makes it adaptable in a straightforward way to other datasets and other regions. The companion to this handbook is the progress report on task 3.1 released in January 2003 (SOFT_WP31_report.pdf), which presents the rationale to the study and gives ample details on the scheme adopted for the fitting of elementary waves (according to a Gaussian wave shape model) to altimeter data. A synopsis of the fitting scheme is briefly recalled in the following sections of this document, for the benefit of the reader. All the code listings are in the appendix. The forecasting of the westward-propagating fields (which is the object of task 3.2 in Work Package 3 id described in version 1 of another report, SOFT_WP32_rep1.pdf

Data Acquisition and Control System of Hydroelectric Power Plant Using Internet Techniques

Vodní energie se nyní stala nejlepším zdrojem elektrické energie na zemi. Vyrábí se pomocí energie poskytované pohybem nebo pádem vody. Historie dokazuje, že náklady na tuto elektrickou energii zůstávají konstantní v průběhu celého roku. Vzhledem k mnoha výhodám, většina zemí nyní využívá vodní energie jako hlavní zdroj pro výrobu elektrické energie.Nejdůležitější výhodou je, že vodní energie je zelená energie, což znamená, že žádné vzdušné nebo vodní znečišťující látky nejsou vyráběny, také žádné skleníkové plyny jako oxid uhličitý nejsou vyráběny, což činí tento zdroj energie šetrný k životnímu prostředí. A tak brání nebezpečí globálního oteplování. Použití internetové techniky k ovladání několika vodních elektráren má velmi významné výhody, jako snížení provozních nákladů a flexibilitu uspokojení změny poptávky po energii na straně spotřeby. Také velmi efektivně čelí velkým narušením elektrické sítě, jako je například přidání nebo odebrání velké zátěže, a poruch. Na druhou stranu, systém získávání dat poskytuje velmi užitečné informace pro typické i vědecké analýzy, jako jsou ekonomické náklady, predikce poruchy systémů, predikce poptávky, plány údržby, systémů pro podporu rozhodování a mnoho dalších výhod. Tato práce popisuje všeobecný model, který může být použit k simulaci pro sběr dat a kontrolní systémy pro vodní elektrárny v prostředí Matlab / Simulink a TrueTime Simulink knihovnu. Uvažovaná elektrárna sestává z vodní turbíny připojené k synchronnímu generátoru s budicí soustavou, generátor je připojen k veřejné elektrické síti. Simulací vodní turbíny a synchronního generátoru lze provést pomocí různých simulačních nástrojů. V této práci je upřednostňován SIMULINK / MATLAB před jinými nástroji k modelování dynamik vodní turbíny a synchronního stroje. Program s prostředím MATLAB SIMULINK využívá k řešení schematický model vodní elektrárny sestavený ze základních funkčních bloků. Tento přístup je pedagogicky lepší než komplikované kódy jiných softwarových programů. Knihovna programu Simulink obsahuje funkční bloky, které mohou být spojovány, upravovány a modelovány. K vytvoření a simulování internetových a Real Time systémů je možné použít bud‘ knihovnu simulinku Real-Time nebo TRUETIME, v práci byla použita knihovna TRUETIME.Hydropower has now become the best source of electricity on earth. It is produced due to the energy provided by moving or falling water. History proves that the cost of this electricity remains constant over the year. Because of the many advantages, most of the countries now have hydropower as the source of major electricity producer. The most important advantage of hydropower is that it is green energy, which mean that no air or water pollutants are produced, also no greenhouse gases like carbon dioxide are produced which makes this source of energy environment-friendly. It prevents us from the danger of global warming. Using internet techniques to control several hydroelectric plants has very important advantages, as reducing operating costs and the flexibility of meeting changes of energy demand occurred in consumption side. Also it is very effective to confront large disturbances of electrical grid, such as adding or removing large loads, and faults. In the other hand, data acquisition systems provides very useful information for both typical and scientific analysis, such as economical costs reducing, fault prediction systems, demand prediction, maintenance schedules, decision support systems and many other benefits. This thesis describes a generalized model which can be used to simulate a data acquisition and control system of hydroelectric power plant using MATLAB/SIMULINK and TrueTime simulink library. The plant considered consists of hydro turbine connected to synchronous generator with excitation system, and the generator is connected to public grid. Simulation of hydro turbine and synchronous generator can be done using various simulation tools, In this work, SIMULINK/MATLAB is favored over other tools in modeling the dynamics of a hydro turbine and synchronous machine. The SIMULINK program in MATLAB is used to obtain a schematic model of the hydro plant by means of basic function blocks. This approach is pedagogically better than using a compilation of program code as in other software programs .The library of SIMULINK software programs includes function blocks which can be linked and edited to model. Either Simulink Real-Time library or TrueTime library can be used to build and simulate internet and real time systems, in this thesis the TrueTime library was used.

Numerical synthesis of filtering antennas

Dizertační práce je zaměřena na kompletní metodiku návrhu tří a čtyř prvkových flíčkových anténních řad, které neobsahují žádné filtrující části a přesto se chovají jako filtrující antény (filtény). Návrhová metodika kombinuje přístup pro návrh filtrů s přístupem pro anténní řady a zahrnuje tvarování frekvenčních odezev činitele odrazu a normovaného realizovaného zisku. Směr hlavního laloku přes pracovní pásmo je kontrolován také. S cílem kontrolovat tvary uvedených charakteristik, nové gi koeficienty jsou představeny pro návrh filtrujících anténních řad. Návrhová metodika byla ověřena na tří a čtyř prvkové filtrující anténní řadě přes frekvenční pásmo od 4,8 GHz do 6,8 GHz, pro šířku pásma celé struktury od 7 % do 14 % a pro požadovanou úroveň činitele odrazu od –10 dB do –20 dB. Celá metodika byla podpořena výrobou a měřením šesti testovacích vzorků filtrujících anténních řad s rozdílnými konfiguracemi. Ve všech případech se simulované a naměřené výsledky dobře shodují.The dissertation thesis is focused on a complete design methodology of a three and four-element patch antenna arrays which are without any filtering parts and yet behave like a filtering antenna (filtenna). This design combines filter and antenna approaches and includes shaping the frequency response of the reflection coefficient and the modelling of the frequency response of the normalized realized gain. The frequency response of the main lobe direction is controlled as well. In order to control the shape of these responses, a set of gi coefficients for designing the filtering antenna array are obtained. The design methodology was verified on the three-element and four-element filtennas over the frequency range from 4.8 GHz to 6.8 GHz; for fractional bandwidth from 7 % to 14 % and for level of the reflection coefficient from –10 dB to –20 dB. The whole design methodology was supported by manufacturing and measuring six test cases of the filtering antenna array with different configurations. Simulated and measured results show a good agreement in all cases.

Methods of power line interference elimination in EMG signals

Electromyogram (EMG) recordings are often corrupted by the wide range of artifacts, which one of them is power line interference (PLI). The study focuses on some of the well-known signal processing approaches used to eliminate or attenuate PLI from EMG signal. The results are compared using signal-to-noise ratio (SNR), correlation coefficients and Bland-Altman analysis for each tested method: notch filter, adaptive noise canceller (ANC) and wavelet transform (WT). Thus, the power of the remaining noise and shape of the output signal are analysed. The results show that the ANC method gives the best output SNR and lowest shape distortion compared to the other methods.Web of Science40706