Styring og regulering av motorsystem for fjernstyrt undervannsfarkost

Siden 2013 har studentorganisasjonen UiS Subsea ved Universitetet i Stavanger utviklet fjern- styrte undervannsfarkoster for å delta i den internasjonale konkurransen MATE ROV Compe- tition. I år har prosjektet til sammen engasjert 21 studenter fra ingeniørfagretningene elektro, data og maskin ved Det teknisk-naturvitenskapelige fakultet, samt fra økonomi og administra- sjon ved Handelshøgskolen UiS. Samtlige studenter skriver bacheloroppgave basert på prosjektet, hvor hver gruppe er tildelt sitt ansvarsområde for utvikling av farkosten. For manøvrering av farkosten i vann, og kontroll av en påmontert manipulatorarm, kreves et velutviklet motorsystem. Dette systemet er ansvarsområdet gruppen vår er tildelt. Utviklings- prosessen innebærer utvalg av motorer og motorkontrollere, og å sette opp et styrings- og regu- leringssystem for disse. Dette er derfor hovedinnholdet i denne bacheloroppgaven. Motorutvalget er basert på teoretisk gjennomgang av virkemåte for ulike typer elektriske moto- rer. For manøvrering av undervannsfarkosten brukes ferdigutviklede thrustere fra Blue Robotics, som er designet for undervannsbruk. For å sikre tilstrekkelige bevegelsesmuligheter er det brukt åtte av disse. For styring av manipulatorarmen brukes børsteløse DC-motorer, som ble støpt i epoksy for vanntetting. Motorkontrollere fra Blue Robotics er tatt i bruk for alle motorer. Disse ble grundig analysert og kartlagt for å forstå virkemåten bak komponentene som driver motorene. Både motorer og motorkontrollere er testet, og fungerte godt etter sin hensikt. For å realisere kommunikasjon med resten av elektronikken i undervannsfarkosten, er det de- signet et kretskort. Kortet består av kretser for CAN-kommunikasjon, LED-lys til testing og pådragssignal til motorer, samt tilkoblingspunkter for et plattformkort med mikrokontroller. Kretsene på kortet ble tegnet i Altium, og etter montering ble det verifisert at signalbaner var koblet som ønsket. Det er også utført konfigurering og programmering av mikrokontrolleren for å sørge for tilfredsstillende kommunikasjon og signalgenerering. Kortet er i sin helhet blitt testet sammen med resten av elektronikken, og oppfyller de kravene som på forhånd ble stilt. For styringssystemet ble det gjort pådragsberegninger basert på styredata levert fra toppsiden, og opprettet tilhørende programkode for dette på mikrokontrolleren. Det er også gjennomført grun- dige kraftanalyser på undervannsfarkostens bevegelse i vann, og satt opp matematiske modeller i MATLAB Simulink basert på disse. Modellene la grunnlaget for videre utvikling av regule- ringssystemet, som består av tre PID-regulatorer. Disse regulerer dybdeposisjon og stabilitet. Både styrings- og reguleringssystemet ble testet både på land og i vann, og gav tilfredsstillende oppførsel av ROV-en. Under utvikling av et stort system som dette vil man alltid finne områder med forbedringspoten- siale, og dette er gjort rede for i rapporten, men vi vil likevel si oss godt fornøyde med arbeidet som er lagt ned, og resultatet som er oppnådd.The student organization UiS Subsea has developed remotely operated underwater vehicles since it was founded in 2013. The ROVs are usually developed to compete in an international event, MATE ROV Competition. This year, 21 students from electrical and mechanical engineering and data science from the Faculty of Science and Technology and students from economy and administration from the Faculty of Business are participating and writing their graduation thesis as part of the project. Nine groups of up to three students form groups, where each is handed responsibility for some part of the whole project. For the vehicle to maneuver in water and control a manipulator, it needs a well-developed motor control system. This responsibility forms the basis of our group’s task in the project. The development process includes choice of motors, motor controllers and to produce a compatible navigations and stability control system. The development of this system forms the main content of this graduation thesis. The choice of motors is a decision based on a theoretical evaluation of the differences of a range of motors. When it comes to maneuvering, the choice landed on eight commercial produced thrusters from Blue Robotics, T200, which has been developed for underwater use. Three BLDC-motors from Eagle Power were chosen to control the manipulator, which had to be cast in thermal epoxy for waterproofing. Both thrusters and manipulator motors are controlled by Basic ESC motor controllers, also by Blue Robotics. These Electronic Speed Controllers were mapped and analyzed in detail to give some insight to the function of its circuits and components. Both motors and controllers have been tested and they turned out to work really well for the purposes they were meant for. A PCB with a microcontroller were designed and produced to interface with the systems within the ROV. The circuit board includes circuits for CAN-communication, LEDs for testing and to visualize thruster throttle, and a socket to install the microcontroller development board. The PCB were designed using Altium PCB Design Software, where signal paths were tested for short circuiting and connectivity afterwards. The microcontroller were configured and initialized and tested together with the rest of the circuit board, which all worked to predefined specifications. The navigational control system was tested by calculating instructions sent by the top side user interface, to confirm the instructions were processed correctly by the software programmed to the microcontroller. Thorough tests were conducted on the thrust given by the thruster configuration underwater, and the results were used to create mathematical models to simulate the ROV’s behavior in water using MATLAB Simulink. The models created a foundation to develop PID feedback control systems for active stabilization in several degrees of freedom. Both control systems for navigation and stability delivered satisfactory results in controlling the ROV. In developing advanced technical systems there is always an ocean of possibilities for improvements, which is reflected upon in the thesis, but the end results are quite satisfactory considering the time frame in which the project was developed

Styring og regulering av motorsystem for fjernstyrt undervannsfarkost

Siden 2013 har studentorganisasjonen UiS Subsea ved Universitetet i Stavanger utviklet fjern- styrte undervannsfarkoster for å delta i den internasjonale konkurransen MATE ROV Compe- tition. I år har prosjektet til sammen engasjert 21 studenter fra ingeniørfagretningene elektro, data og maskin ved Det teknisk-naturvitenskapelige fakultet, samt fra økonomi og administra- sjon ved Handelshøgskolen UiS. Samtlige studenter skriver bacheloroppgave basert på prosjektet, hvor hver gruppe er tildelt sitt ansvarsområde for utvikling av farkosten. For manøvrering av farkosten i vann, og kontroll av en påmontert manipulatorarm, kreves et velutviklet motorsystem. Dette systemet er ansvarsområdet gruppen vår er tildelt. Utviklings- prosessen innebærer utvalg av motorer og motorkontrollere, og å sette opp et styrings- og regu- leringssystem for disse. Dette er derfor hovedinnholdet i denne bacheloroppgaven. Motorutvalget er basert på teoretisk gjennomgang av virkemåte for ulike typer elektriske moto- rer. For manøvrering av undervannsfarkosten brukes ferdigutviklede thrustere fra Blue Robotics, som er designet for undervannsbruk. For å sikre tilstrekkelige bevegelsesmuligheter er det brukt åtte av disse. For styring av manipulatorarmen brukes børsteløse DC-motorer, som ble støpt i epoksy for vanntetting. Motorkontrollere fra Blue Robotics er tatt i bruk for alle motorer. Disse ble grundig analysert og kartlagt for å forstå virkemåten bak komponentene som driver motorene. Både motorer og motorkontrollere er testet, og fungerte godt etter sin hensikt. For å realisere kommunikasjon med resten av elektronikken i undervannsfarkosten, er det de- signet et kretskort. Kortet består av kretser for CAN-kommunikasjon, LED-lys til testing og pådragssignal til motorer, samt tilkoblingspunkter for et plattformkort med mikrokontroller. Kretsene på kortet ble tegnet i Altium, og etter montering ble det verifisert at signalbaner var koblet som ønsket. Det er også utført konfigurering og programmering av mikrokontrolleren for å sørge for tilfredsstillende kommunikasjon og signalgenerering. Kortet er i sin helhet blitt testet sammen med resten av elektronikken, og oppfyller de kravene som på forhånd ble stilt. For styringssystemet ble det gjort pådragsberegninger basert på styredata levert fra toppsiden, og opprettet tilhørende programkode for dette på mikrokontrolleren. Det er også gjennomført grun- dige kraftanalyser på undervannsfarkostens bevegelse i vann, og satt opp matematiske modeller i MATLAB Simulink basert på disse. Modellene la grunnlaget for videre utvikling av regule- ringssystemet, som består av tre PID-regulatorer. Disse regulerer dybdeposisjon og stabilitet. Både styrings- og reguleringssystemet ble testet både på land og i vann, og gav tilfredsstillende oppførsel av ROV-en. Under utvikling av et stort system som dette vil man alltid finne områder med forbedringspoten- siale, og dette er gjort rede for i rapporten, men vi vil likevel si oss godt fornøyde med arbeidet som er lagt ned, og resultatet som er oppnådd. The student organization UiS Subsea has developed remotely operated underwater vehicles since it was founded in 2013. The ROVs are usually developed to compete in an international event, MATE ROV Competition. This year, 21 students from electrical and mechanical engineering and data science from the Faculty of Science and Technology and students from economy and administration from the Faculty of Business are participating and writing their graduation thesis as part of the project. Nine groups of up to three students form groups, where each is handed responsibility for some part of the whole project. For the vehicle to maneuver in water and control a manipulator, it needs a well-developed motor control system. This responsibility forms the basis of our group’s task in the project. The development process includes choice of motors, motor controllers and to produce a compatible navigations and stability control system. The development of this system forms the main content of this graduation thesis. The choice of motors is a decision based on a theoretical evaluation of the differences of a range of motors. When it comes to maneuvering, the choice landed on eight commercial produced thrusters from Blue Robotics, T200, which has been developed for underwater use. Three BLDC-motors from Eagle Power were chosen to control the manipulator, which had to be cast in thermal epoxy for waterproofing. Both thrusters and manipulator motors are controlled by Basic ESC motor controllers, also by Blue Robotics. These Electronic Speed Controllers were mapped and analyzed in detail to give some insight to the function of its circuits and components. Both motors and controllers have been tested and they turned out to work really well for the purposes they were meant for. A PCB with a microcontroller were designed and produced to interface with the systems within the ROV. The circuit board includes circuits for CAN-communication, LEDs for testing and to visualize thruster throttle, and a socket to install the microcontroller development board. The PCB were designed using Altium PCB Design Software, where signal paths were tested for short circuiting and connectivity afterwards. The microcontroller were configured and initialized and tested together with the rest of the circuit board, which all worked to predefined specifications. The navigational control system was tested by calculating instructions sent by the top side user interface, to confirm the instructions were processed correctly by the software programmed to the microcontroller. Thorough tests were conducted on the thrust given by the thruster configuration underwater, and the results were used to create mathematical models to simulate the ROV’s behavior in water using MATLAB Simulink. The models created a foundation to develop PID feedback control systems for active stabilization in several degrees of freedom. Both control systems for navigation and stability delivered satisfactory results in controlling the ROV. In developing advanced technical systems there is always an ocean of possibilities for improvements, which is reflected upon in the thesis, but the end results are quite satisfactory considering the time frame in which the project was developed

Observation of confined current ribbon in JET plasmas

we report the identification of a localised current structure inside the JET plasma. It is a field aligned closed helical ribbon, carrying current in the same direction as the background current profile (co-current), rotating toroidally with the ion velocity (co-rotating). It appears to be located at a flat spot in the plasma pressure profile, at the top of the pedestal. The structure appears spontaneously in low density, high rotation plasmas, and can last up to 1.4 s, a time comparable to a local resistive time. It considerably delays the appearance of the first ELM.Comment: 10 pages, 6 figure

The persistence of anti-Spike antibodies following two SARS-CoV-2 vaccine doses in patients on immunosuppressive therapy compared to healthy controls—a prospective cohort study

The durability of vaccine-induced humoral immunity against SARS-CoV-2 in patients with immune mediated inflammatory diseases (IMIDs) on immunosuppressive therapy is not known. The aim of this study was to compare the persistence of anti-Spike antibodies following two-dose SARS-CoV-2 vaccination between IMID patients and healthy controls and to identify factors associated with antibody decline.publishedVersio

Attenuated Fatigue in Slow Twitch Skeletal Muscle during Isotonic Exercise in Rats with Chronic Heart Failure

During isometric contractions, slow twitch soleus muscles (SOL) from rats with chronic heart failure (chf) are more fatigable than those of sham animals. However, a muscle normally shortens during activity and fatigue development is highly task dependent. Therefore, we examined the development of skeletal muscle fatigue during shortening (isotonic) contractions in chf and sham-operated rats. Six weeks following coronary artery ligation, infarcted animals were classified as failing (chf) if left ventricle end diastolic pressure was >15mmHg. During isoflurane anaesthesia, SOL with intact blood supply was stimulated (1s on 1s off) at 30Hz for 15 min and allowed to shorten isotonically against a constant afterload. Muscle temperature was maintained at 37°C. In resting muscle, maximum isometric force (Fmax) and the concentrations of ATP and CrP were not different in the two groups. During stimulation, Fmax and the concentrations declined in parallel sham and chf. Fatigue, which was evident as reduced shortening during stimulation, was also not different in the two groups. The isometric force decline was fitted to a bi-exponential decay equation. Both time constants increased transiently and returned to initial values after approximately 200 s of the fatigue protocol. This resulted in a transient rise in baseline tension between stimulations, although this effect which was less prominent in chf than sham. Myosin light chain 2s phosphorylation declined in both groups after 100 s of isotonic contractions, and remained at this level throughout 15 min of stimulation. In spite of higher energy demand during isotonic than isometric contractions, both shortening capacity and rate of isometric force decline were as well or better preserved in fatigued SOL from chf rats than in sham. This observation is in striking contrast to previous reports which have employed isometric contractions to induce fatigue

Sanctioning of individuals: The International Criminal Court, the United Nations Security Council, and the case of northern Uganda

This thesis discusses how peace and justice can be pursued simultaneously in a conflict situation. Through a case study of northern Uganda and the rebel group the Lord's Resistance Army I analyze the attempts of the Ugandan government, the International Criminal Court (ICC) and the United Nations (UN) to pacify the rebels. I use reports and surveys from northern Uganda, news reports, interviews, and official documents found in online archives of the UN and the ICC. Finding that the long-lasting humanitarian crisis needs to be addressed urgently by external actors, I discuss the possibilities of the UN Security Council and the ICC to deal more efficiently with the situation, concluding that a better combination of carrots and sticks is needed to end the violence. Such a combination must be utilized quickly because time is overdue for a pragmatic end to the suffering of the civilians in the region

Reactive Power Considerations in Reliability Assessment of Power Systems

Formålet med denne avhandlingen er å implementere en ikke-sekvensiell Monte Carlo-simuleringsmetode med bruk av AC optimal lastflyt i Python. Videre implementeres en metode som tar hensyn til reaktiv effekt i pålitelighetsstudier for kraftsystemer. Spenningsproblemer er en økende utfordring i kraftsystemet, blant annet grunnet mer fornybar energiproduksjon, samt økt belastning i nettet generelt. Spenning og reaktiv effekt interagerer tett, og lite oppmerksomhet har blitt gitt dette aspektet i pålitelighetsstudier. Kun et fåtall offentlig publiserte kilder undersøker temaet, der enda færre presenterer metodologien på en transparent måte. Et formål med arbeidet utført i forbindelse med denne masteroppgaven er å bidra med en reproduserbar metode for å differensiere lastkutt forårsaket av mangel på aktiv effekt, fra lastkutt forårsaket av mangel på reaktiv effekt. Dette er representert av pålitelighetsindekser som spesifikt tar hensyn til reaktiv effekt. En detaljert beskrivelse av den metoden er også presentert, med nødvendige endringer og antagelser. I tillegg er en filtreringsmetode utviklet, der identiske systemtilstander filtreres ut for å effektivisere simuleringene. To dataverktøy er utviklet i Python fra grunnen av til formålet. Den første for å validere den grunnleggende metoden for pålitelighetsanalyse, anvendt på testsystemene Roy Billinton Test System (RBTS) og IEEE-Reliability Test System (IEEE RTS). Den andre er utviklet for å validere metoden for pålitelighetsanalyse med hensyn på reaktiv effekt, og er anvendt på det modifiserte testsystemet IEEE 30-bus System. Valideringen er utført ved analyse av resultater, og ved direkte sammenligning av pålitelighetsindekser fra de respektive metodologiske kildene i litteraturen. Det utviklede dataverktøyet til den grunnleggende metoden for pålitelighetsanalyse i Python ble verifisert. Tilsvarende dataverktøy i MATLAB, tilgjengelig ved Institutt for elkraftteknikk på NTNU, er brukt til utvikling og verifisering av Python-koden. En rutineforskjell mellom verktøyene brukt til å løse systemtilstandene ble observert. Likevel er de gjennomgående likhetene mellom resultatene et bevis på at den adapterte metoden er reproduserbar. I tillegg ble det verifisert at aktivt lastkutt forårsaket av mangel på aktiv effekt kan differensieres fra aktivt lastkutt forårsaket av mangel på reaktiv effekt. Pålitelighetsanalyse med hensyn på reaktiv effekt viste seg også å kunne identifisere optimal plassering av reaktiv kompensering i kraftsystemet. Dette bidrar med verdifull informasjon til systemplanleggere og systemoperatører. Metoden for å filtrere ut identiske systemtilstander ble implementert på alle tre testsystemer. Det ble observert at antall systemtilstander som ble vurdert av systemløsningsverktøyet ble merkbart redusert

The Norwegian Aurora Polaris Expedition, 1902-1903 ...

Mode of access: Internet