Dissertations / Theses on the topic 'Grey-box modeling'

This report covers the work and results of the thesis project in Mechanical Engineering from Luleå university of technology performed by Niklas Ydebäck. The objective of the thesis project is to research if it is possible, with general principles of fluid flow between components and the corresponding geometric constraints between them and just a few channels of data, to model the leakage of a radial piston hydraulic motor. The model is of the grey box kind which makes use of both numerical and statistical methods together with known physical properties of a system in order to model the system. The unknown parameters of this system that are estimated using the least squares method are the three different gap heights of the system as well as the two different eccentricities in the system. The model contains the physical properties of the system, stated in equations for the leakage in the relevant lubrication interfaces, but no relational properties for the dynamics and affects between the individual lubricating interfaces. The model developed is due to the model generality together with the data quality accessible not able to model the system with reliable quality. The model is however able to capture the general trend of the leakage in the system over the applied time series datasets.
Den här rapporten presenterar arbetsgången och resultatet av examensarbetet för en civilingenjörsexamen i Maskinteknik från Luleå tekniska universitet utförd av Niklas Ydebäck. Målet med examensarbetet är att utvärdera och undersöka om det är möjligt, med generella och vedertagna principer av fluidflöde mellan smorda komponenter tillsammans med de geometriska begränsningarna som hör dem till och några få kanaler av data, att modellera läckaget för en radialkolvsmotor. Modellen är en grålådemodell som med hjälp av numeriska och statistiska metoder och kända fysikaliska principer av ett system bildar en modell av systemet. De okända parametrarna av systemet som estimeras med hjälp av minsta kvadrat metoden är de tre olika typerna av spalthöjderna och de två olika eccentricitetstyperna som finns i systemets smorda kontakter. Modellen består av de fysikaliska egenskaperna i systemet, formerade i ekvationer för läckaget i de relevanta smorda kontakterna, men inga relationella egenskaper för dynamiken och effekterna mellan de olika smorda kontakterna. Den utvecklade modellen är på grund av den generella karaktären av modellen tillsammans med kvaliteten på den data som finns tillgänglig inte möjlig att modellera läckaget i systemet med tillräcklig noggrannhet. Modellen är trots detta kapabel att fånga de generella trender som återfinns i den uppmätta datan på läckaget för de applicerade dataseten.

Stricter emission legislation for heavy trucks in combination with the customers demand on low fuel consumption has resulted in intensive technical development of engines and their control systems. To control all these new solutions it is desirable to have reliable models for important control variables. One of them is the air mass-flow, which is important when controlling the amount of recirculated exhaust gases in the EGR system and to make sure that the air to fuel ratio is correct in the cylinders. The purpose with this thesis was to use system identification theory to develop a model for the air mass-flow through the compressor. First linear black-box models were developed without any knowledge of the physics behind. The collected data was preprocessed to work in the modeling procedure and then models with one or more inputs where built according to the ARX model structure. To further improve the models performance, non-linear regressors was developed from physical relations for the air mass-flow and used to form grey-box models of the air mass-flow.In conclusion, the performance was evaluated through comparing the estimated air mass-flow from the best model with the estimate that an extended Kalman filter together with a physical model produced.

Hårdare utsläppskrav för tunga lastbilar i kombination med kundernas efterfrågan på låg bränsleförbrukning har resulterat i en intensiv utveckling av motorer och deras kontrollsystem. För att kunna styra alla dessa nya lösningar är det nödvändigt att ha tillförlitliga modeller över viktiga kontrollvariabler. En av dessa är luftmassflödet som är viktig när man ska kontrollera den mängd avgaser som återcirkuleras i EGR-systemet och för att se till att kvoten mellan luft och bränsle är korrekt i motorns cylindrar. Syftet med det här examensarbetet var att använda systemidentifiering för att ta fram en modell över luftmassflödet förbi kompressorn. Först togs linjära svartboxmodeller fram utan att ta med någon kunskap om den bakomliggande fysiken. Insamlade data förbehandlades för att passa in i modelleringsproceduren och efter det skapades i enlighet med ARX-modellstrukturen modeller med en eller flera insignaler. För att ytterligare förbättra modellernas prestanda togs icke-linjära regressorer fram med hjälp av fysikaliska relationer för luftmassflödet. Dessa användes sedan för att skapa gråboxmodeller av luftmassflödet. Avslutningsvis utvärderades prestandan genom att det estimerade luftmassflödet från den bästa modellen jämfördes med det estimat som ett utökat kalmanfilter tillsammans med fysikaliska ekvationer genererade.

An accurate estimate of the gasturbine inlet air temperature is essential to the stability of the engine since its control depends on it. Most supersonic military aircrafts have a design with the engine integrated in the fuselage which requires a rather long inlet duct from the inlet opening to the engine face. Such duct can affect the temperature measurement because of the heat flow between the inlet air and the duct skin. This is especially true when the temperature sensor is mounted close to the duct skin, which is the case for most engines. This master thesis project therefore revolved around developing a method to better estimate the engine inlet temperature and to compensate for the disturbances which a temperature sensor near the duct skin can be exposed to. A grey box model of the system was developed based on heat transfer equations between different components in the inlet, as well as predictions of temperature changes based on a temperature model of the atmosphere and thermodynamic laws. The unknown parameters of the grey box model were estimated using flight data and tuned to minimize the mean square of the prediction error. The numerical optimization of the parameters was performed using the Matlab implementations of the BFGS and SQP algorithms. An extended Kalman filter based on the model was also implemented. The two models were then evaluated in terms of how much the mean squared error was reduced compared to just using the sensor measurement to estimate the inlet air temperature. It was also analyzed how much the models reduced the prediction errors. A cross-correlation analysis was also done to see how well the model utilized the input signals. The results show that the engine inlet temperature can be estimated with good accuracy. The two models were shown to reduce the mean square of the prediction error by between 84 % and 89 % if you compare with just using the temperature sensor to estimate the temperature. The model which utilized the Kalman filtering was shown to perform slightly better than the other model. The relevance of different subcomponents of the model were investigated in order to see if the model could be simplified and maintain similar accuracy. Some investigations were also done with the relationship between different temperatures of the inlet to further understand the flow patterns of the inlet and to perhaps improve the model even more in the future.
En korrekt uppskattning av lufttemperaturen vid inloppet till turbofläktmotorer är väsentlig för stabil motorfunktion eftersom den direkt påverkar motorregleringen. För militära flygplan där motorn är integrerad i flygplansskrovet krävs ofta en relativt lång luftkanal för att leda luften till motorn. En sådan kanal kan påverka temperaturmätningen på grund av det värmeutbyte som sker mellan luften i kanalen och kanalväggen, speciellt då temperaturgivaren placeras nära kanalväggen eftersom den då kan påverkas av temperaturgränsskiktet nära kanalväggen. Det här examensarbetet handlade därför om att utveckla en metod för att bättre skatta temperaturen i motorinloppet och kompensera för de störningar som en temperaturgivare nära kanalväggen kan utsättas för. En fysikalisk model av systemet togs fram baserat på värmeöverföringen mellan olika komponenter i luftintagskanalen, samt ett sätt att förutse temperaturändringar baserat på en generell temperaturmodell för atmosfären och termodynamiska lagar. Många parametrar i den fysikaliska modellen av systemet var dock okända så dessa skattades baserat på flygdata. Parametrarna anpassades till modellen på ett sådant sätt att den genomsnittliga kvadraten av modellens skattningsfel minimerades. Den numeriska optimeringen av parametrarna utfördes med hjälp av Matlabs implementation av BFGS- och SQP-algoritmerna. Ett utökat kalmanfilter baserat på modellen implementerades också. De två modellerna utvärderades i termer av hur mycket de reducerade kvadraten av skattningsfelet och jämfördes med att endast använda temperaturmätningarna för att skatta temperaturen. Det undersöktes även hur mycket skattningsfelen reducerades. Korskorrelationen mellan skattningsfelet och insignalerna undersöktes även för att se om modellen hade utnyttjat insignalerna på ett bra sätt. Resultaten visar att det går att skatta temperaturen i motorinloppet med god noggrannhet. De två modellerna visade sig reducera den genomsnittliga kvadraten av skattningsfelet med mellan 84 % och 89 % om man jämför med att bara använda temperaturgivaren för att skatta temperaturen. Den modell som utnyttjade kalmanfiltrering visade sig ge något bättre resultat än den andra modellen. Olika delmodellers relevans undersöktes för att se om modellen kunde förenklas utan att modellens noggrannhet äventyrades. Några tester utfördes även för att undersöka förhållandet mellan olika temperaturer i intaget. Detta för att få en bättre förståelse för strömningen i intaget och resultatet skulle eventuellt kunna användas för att förbättra modellen ytterligare i framtiden.

This research aims to explore new ways of assessing energy performance within housing units. The mainobjective of this work is to propose a heat dynamics model based on monitoring data, to contribute towardsan energy-efficient transition in the building sector. An extensive study on the available mathematical and statistical tools is described in order to determine aholistic solution, found in grey-box models. This model approach offers the possibility of understandingmultivariate systems, which can be applied to a housing-unit heat flow dynamics. Through the iterative process of testing each possible model, this work determines the one with bestexplanatory power, defining the thermal characteristics of the studied housing unit. This method allows thedetection of underperforming dwellings among constructions with high energy-efficiency standards. This investigation reflects the feasibility of employing grey-box models to predict the dynamics of heatrelated systems. Moreover, it sets the basis for new ways of employing the monitoring data of dwellings.
Denna forskning syftar till att utforska nya sätt att bedöma energiprestanda inom bostäder. Huvudsyftetmed detta arbete är att föreslå en värmedynamikmodell baserad på övervakningsdata för att bidra till enenergieffektiv övergång inom byggsektorn. En omfattande studie av tillgängliga matematiska och statistiska verktyg beskrivs för att bestämma enhelhetslösning, som finns i gråboxmodeller. Denna modellstrategi ger möjlighet att förstå multivariatasystem, som kan tillämpas på en hushålls värmedynamik. Genom den iterativa processen att testa varje möjlig modell bestämmer detta arbete den med bästförklarande kraft, och definierar de studerade husenhetens termiska egenskaper. Denna metod gör detmöjligt att upptäcka underpresterande bostäder bland anläggningar med hög energieffektivitetsstandard. Denna undersökning återspeglar möjligheten att använda gråboxmodeller för att förutsäga dynamiken ivärmerelaterade system. Dessutom lägger den grunden för nya sätt att använda övervakningsdata förbostäder.

Grey-box models are constructed by combining model components that are derived from first principles with components that are identified empirically from data. In this thesis a grey-box modelling method for describing distributed parameter systems is presented. The method combines partial differential equations with a multi-layer perceptron network in order to incorporate prior knowledge about the system while identifying unknown dynamics from data. A gradient-based optimization scheme which relies on the reverse mode of automatic differentiation is used to train the network. The method is presented in the context of modelling the dynamics of a chemical reaction in a fluid. Lastly, the grey-box modelling method is evaluated on a one-dimensional and two-dimensional instance of the reaction system. The results indicate that the grey-box model was able to accurately capture the dynamics of the reaction system and identify the underlying reaction.
Hybridmodeller konstrueras genom att kombinera modellkomponenter som härleds från grundläggande principer med modelkomponenter som bestäms empiriskt från data. I den här uppsatsen presenteras en metod för att beskriva distribuerade parametersystem genom hybridmodellering. Metoden kombinerar partiella differentialekvationer med ett neuronnätverk för att inkorporera tidigare känd kunskap om systemet samt identifiera okänd dynamik från data. Neuronnätverket tränas genom en gradientbaserad optimeringsmetod som använder sig av bakåt-läget av automatisk differentiering. För att demonstrera metoden används den för att modellera kemiska reaktioner i en fluid. Metoden appliceras slutligen på ett en-dimensionellt och ett två-dimensionellt exempel av reaktions-systemet. Resultaten indikerar att hybridmodellen lyckades återskapa beteendet hos systemet med god precision samt identifiera den underliggande reaktionen.

This thesis describes a grey-box model for the dimensionalstability properties (i.e. curl and twist) of the carton boardproduced at AssiDomän Frövi paper mill in Sweden.AssiDomän Frövi AB is one of Sweden major cartonboard manufacturer, and produces some 350000 ton of board peryear.

Curl is defined as the departure from a at form, and it mayseriously affect the processing of the paper. For this reason,customers impose quite restrictive limits on the allowedcurvatures of the board. So, it is becoming more and moreimportant to be able to produce a carton board with a curlwithin certain limits. Due to the economic significance of thecurl problem, much research has been performed to find sheetdesign and processing strategies to eliminate or reducecurl.

The approach we used to tackle this problem is based ongrey-box modelling. The reasons for such an approach is thatthe physical process is very complex and nonlinear. The inuenceof some inputs is not entirely understood, and besides itdepends on a number of unknown parameters andunmodelled/unmesurable disturbances.

One of the main part of the model is based on classicallaminate theory which is used to model the dimensionalstability of multi-ply board. The main assumption is that eachlayer is considered as an homogeneous elastic medium.

The model is then complemented with a sub-model forunmodelled/umeasurable disturbances which are described asstates of a dynamical system, and estimated by means of anextended Kalman filter.

The simulated curvatures show a general agreement with themeasurements. However, the prediction errors are too large forthe model to be used in an effective way, and a bigger efforthas to be carried out in order to improve the physicalsub-models.

A chapter of this thesis discusses the modelling of thewet-end part of the paper machine with Dymola, a modelling toolfor simulation of large systems based on Modelica language.

In this thesis a quadrotor is studied and a linear model is derived using grey-box estimation, a discipline in system identification where a model structure based on physical relations is used and the parameters are estimated using input-output measurements. From IMU measurements and measured PWM signals to the four motors, a direct approach using the prediction-error method is applied. To investigate the impact of the unknown controller the two-stage method, a closed-loop approach in system identification,  is applied as well. The direct approach was enough for estimating the model parameters. The resulting model manages to simulate the major dynamics for the vertical acceleration and the angular rates well enough  for future control design.

I Australien är vattenresurserna begränsade. För lantbrukare är tillgängligheten på vatten mycket viktig. På grund av det torra klimatet kan inte de Australiensiska bönderna förlita sig på nederbörden. Bevattningssystemen är därför en viktig del i jordbrukningsindustrin.

Bevattningsområdet i Coleambally ligger i södra New South Wales nära gränsen till staten Victoria. Bevattningsnätet i Coleambally förser ofta bevattningskanalerna med för mycket vatten för att vara säker på att lantbrukarna får den mängd vatten de behöver. På grund av denna tillförsel av överskottvatten går stor mängd av vatten förlorad. Design av ett bättre reglersystem skulle kunna minska den stora förlusten av vatten.

En matematisk modell beskrivande dynamiken av bevattningssystemet är ett bra redskap vid en design av ett bättre reglersystem. Syftet med det här projektet var att genom systemidentifiering bygga en matematisk modell av bevattningssystemet. Modellen syftade till att beskriva vattennivån i en sträcka av bevattningskanalerna, sträckan i kanalen skulle ha två olika typer av luckor, en typ där vattnet strömmar över luckan och en annan typ där vattnet strömmar under luckan. En modell byggdes genom att parametrar från en vald modellstruktur estimerades från experimentella data. Data samlades under ett experiment som utfördes på en bevattningskanal i Coleambally.

Resultatet från systemidentifieringen blev en första ordningens output error grey box modell. Modellen visar goda resultat vid validering och bör kunna användas vid design av ett bättre reglersystem. Modellen visar så god överensstämmelse med valideringsdata att den även kan användas för olika fall av simulering.

Water resources in Australia are limited. For a farmer the access to water is crucial and due to the dry climate the farmers in Australia can not rely on precipitation. Irrigation is therefore a very important part of the farming industry.

The Coleambally Irrigation Area is situated in the southern parts of New South Wales close to the border of Victoria. The Irrigation Network often supplies the irrigation channels with too much water to be sure that the demand of water is satisfied. Due to this over supply a great amount of water gets wasted. Design of a bettercontrol system would be able to reduce the water wastage.

A mathematical model describing the dynamics of the irrigation system can be used as a tool for the control system design. The aim of this project was to build a mathematical model with the system identification approach. The model should be able to describe the downstream water level of a single pool of an irrigation channel which has both undershot and overshot gates. A model was built by estimating unknown parameters of a chosen model structure from a set of experimental data. The data was collected from an experiment performed on the real irrigation system in Coleambally.

The result of the system identification was a first order output error grey box model. The model performs well on validation data and may therefore be used for design of a more efficient control system. The model gave such good results that it additionally may be used for various simulation purposes.

The purpose of this thesis work was to develop an automatic fault detection system for surveillance of bearing temperature in hydropower turbines. The parameters used except the bearing temperature were cooling water temperature and cooling water flow. A simple static model based on data sampled every minute was developed to estimate the bearing temperature. Then a detector for detection of change in bearing temperature based on the CUSUM-algorithm was designed. Since the amount of data was very small the developed model was too uncertain to be used in a working system.

The designed fault detection system showed to work well for the available data. It is, however, recommended that the performance of the system should be evaluated using more data. Another model based on data sampled once every minute for at least a year has to be developed before the system can be fully evaluated. The results shown were:

• The fault detection system can discover fast and slow changes in bearing temperature.

• No false alarms were given for measuring faults and sensor faults of the types used in this thesis. If a measuring fault occurs for too long there will be an alarm.

The fault detection algorithm was also implemented in Delphi to be used in a working system over the Internet where for example trends and alarms will be presented.

Syftet med examensarbetet var att utveckla ett automatiskt feldetekteringssystem för övervakning av bärlagertemperaturen i vattenkraftturbiner. De ingående parametrarna förutom bärlagertemperaturen var kylvattentemperaturen och kylvattenflödet. En enkel statisk modell baserad på data samplat en gång per minut togs fram för att estimera bärlagertemperaturen. Därefter utvecklades en detektor för att upptäcka avvikelser i bärlagertemperaturen baserad på CUSUM-algoritmen. På grund av en för liten mängd data var den framtagna modellen alltför osäker för att kunna implementeras i ett fungerande system.

Det framtagna feldetekteringssystemet visade sig fungera bra för de data som fanns tillgängliga. Det är däremot rekommenderat att utvärdera systemets prestanda med längre dataserier. En ytterligare modell baserad på minutdata över ett år måste tas fram innan systemet kan fungera på riktigt. De resultat som erhölls var:

• Feldetekteringssystemet klarar av att upptäcka abrupta och långsamma avvikelser av bärlagertemperaturen.

• Inga falsklarm ges då det är enstaka mätfel eller givarfel av sådan typ som tagits upp i arbetet. Pågår ett mätfel alltför länge ges dock ett larm.

Feldetekteringsalgoritmen implementerades även i Delphi för att kunna användas i ett fungerande system över Internet där t.ex. trendkurvor och larmsignaler skall kunna presenteras.

This study models the energy used for heating in buildings by applying system identification methodology. The model development is grounded in physics to provide guidance and interpretability when evaluated. Time-series of heating demand, outdoor temperature, indoor temperature and solar irradiation are considered for the modelling purpose. Evaluation is done through simulation and relies on quantitative measures, residual analysis and visual inspection of model output. Through model development, the study seeks to extrapolate information of physical properties that drives heating demand in buildings. Seven buildings located in the same geographic area are studied. It is found that linear ARX-models can simulate heating demand with high precision but at times low accuracy. A common system model structure can be identified between buildings, indicating that physical properties shared between buildings can be identified through this methodology. A sensitivity analysis is conducted to derive the contributions from model constituents to simulation results. Two buildings were also modelled as OE-models. These models performed better than the respective ARX-models but were deemed more difficult to use for the purpose of this study. The study finds difficulties in implementing aggregated time-series of indoor temperature, which could be explored further in future studies for more detailed interpretations.

Cette recherche vise à résoudre un problème particulier du contrôle de vibration des structures intelligentes. Notre objectif est de réduire les vibrations dans une zone spécifique de la structure intelligente avec une perturbation qui couvre une large gamme de fréquences. De plus, dans cette zone spécifique, ni l'actionnement ni la détection ne sont possibles.Ici, nous faisons face à plusieurs défis principaux. Premièrement, nous devons contrôler les vibrations d’une zone spécifique de la structure, alors que nous n’avons accès aux mesures que dans d’autres zones. Deuxièmement, la large bande passante de la perturbation implique que nombreux modes doivent être contrôlés au même temps, ce qui nécessite l'utilisation de plusieurs actionneurs et capteurs. Cela conduit à un contrôleur MIMO difficile à obtenir avec les méthodes classiques de conception de contrôleur. Troisièmement, il faut éviter le problème de propagation, qui consiste à garantir la stabilité en boucle fermée lorsque le contrôleur basé sur un modèle est appliqué à la configuration réelle. Pour relever ces défis, nous étudions deux stratégies de contrôle: le contrôle centralisé et le contrôle distribué.Pour le contrôle centralisé, nous proposons une méthodologie qui nous permet d’obtenir un contrôleur MIMO simple permettant de relever ces défis. Tout d'abord, plusieurs techniques de modélisation et d’identification sont appliquées pour obtenir un modèle précis d'ordre faible de la structure intelligente. Ensuite, une méthode de synthèse basée sur le contrôle H_∞ avec un critère H_∞ particulièrement proposé est appliquée. Ce critère H_∞ intègre plusieurs objectifs de contrôle, y compris les défis principaux. En particulier, le problème de débordement se transforme en un problème de stabilité robuste et sera garanti en utilisant ce critère. Le contrôleur H_∞ obtenu est une solution standard du problème H_∞. Le contrôleur final est obtenu en simplifiant ce contrôleur H_∞ sans perdre la stabilité en boucle fermée ni dégrader les performances. Cette méthodologie est validée sur une structure de poutre avec des transducteurs piézoélectriques et la zone centrale est celle où les vibrations devraient être réduites. L'efficacité du contrôleur obtenu est validée par des simulations et des expériences.Pour le contrôle distribué, on considère la même structure de poutre et les mêmes objectifs de contrôle. Il existe des méthodes visant à concevoir des contrôleurs distribués pour les systèmes spatialement interconnectés. Cette recherche propose une méthode basée sur la FEM, associée à plusieurs techniques de réduction de modèle, permettant de discrétiser spatialement la structure de poutre et d'en déduire les modèles d’espace d'état des sous-systèmes interconnectés. La conception des contrôleurs distribués ne sera pas abordée dans cette recherche
This research aims at solving a particular vibration control problem of smart structures. We aim at reducing the vibration in a specific zone of the smart structure under the disturbance that covers a wide frequency band. Moreover, at this specific zone, neither actuation nor sensing is possible.Here we face several main challenges. First, we need to control the vibration of a specific zone of the structure while we only have access to measurements at other zones. Second, the wide bandwidth of the disturbance implies that numerous modes should be controlled at the same time which requires the use of multiple actuators and sensors. This leads to a MIMO controller which is difficult to obtain using classical controller design methods. Third, the so-called spillover problem must be avoided which is to guarantee the closed-loop stability when the model-based controller is applied on the actual setup. To tackle these challenges, we investigate two control strategies: the centralized control and the distributed control.For centralized control, we propose a methodology that allows us to obtain a simple MIMO controller that accomplishes these challenges. First, several modeling and identification techniques are applied to obtain an accurate low-order model of the smart structure. Then, an H_∞ control based synthesis method with a particularly proposed H_∞ criterion is applied. This H_∞ criterion integrates multiple control objectives, including the main challenges. In particular, the spillover problem is transformed into a robust stability problem and will be guaranteed using this criterion. The obtained H_∞ controller is a standard solution of the H_∞ problem. The final controller is obtained by further simplifying this H_∞ controller without losing the closed-loop stability and degrading the performance. This methodology is validated on a beam structure with piezoelectric transducers and the central zone is where the vibration should be reduced. The effectiveness of the obtained controller is validated by simulations and experiments.For distributed control, we consider the same beam structure and the same control objectives. There exist methods aiming at designing distributed controllers of spatially interconnected system. This research proposes a FEM based method, combined with several model reduction techniques, that allows to spatially discretize the beam structure and deduce the state-space models of interconnected subsystems. The design of distributed controllers will not be tackled in this research

Robot design and development has been the backbone of industrial automation and is in the forefront of accelerated development across all areas. Robot designers have been using simulations for reducing product development lead times. With growing demand for faster, precise and efficient robots, the requirements on computerized simulation for stress analysis has become stringent. While the product structure is mostly designed and developed from scratch, some components are sourced from suppliers, leaving a gap in the knowledge for modelling an entirety of a robot. This thesis applies a structured method to develop a grey-box model of the compact gears, which provides the robots its dexterity in a compact form factor. The method utilizes experimental strain measurements as a basis for building the model. Design of experiment is used as the guide for conducting FE analysis on robot links with unit load case, followed by scaling of stresses to actual load case. Simulated and measured stress plots are compared to conclude on optimum modelling approach. Further, the thesis proposes an alternative method for stress analysis of robot links by omitting the compact gear embodiment. While the method applies well on the robot links considered during the study, its validation across other links and robot architecture is yet to be performed. Finally, recommendations for implementation of proposed method and areas for expanding this thesis work are proposed.
Robotdesign har varit ryggraden inom industriell automation och är i framkanten av utvecklingen inom alla områden. Robotdesigners använder sig av simuleringar för att korta utvecklingstider. Med växande krav på snabbare, effektiva och noggranna robotar, har kraven på datorsimuleringar ökat. Medan huvuddelen av strukturen är utvecklad från grunden, är några komponenter köpta från leverantörer vilket skapar ett glapp i kunskapen för att kunna modellera en hel robot. Det här examensarbetet använder en strukturerad metod för att utveckla en "grey-box" modell av en kompaktväxel, vilken tillåter robotens mångsidighet i ett kompakt format. Metoden använder töjningsmätningar till grund för att bygga modellen. Experimentell design används som en guide för att utföra FE analyser på robotdelar med enhetslastfall, vilka skalas till verkliga lastfall. Simulerade och uppmätta spänningar jämförs för att optimera modelleringen. Det föreslås även en metod där kompaktväxlarna inte modelleras som solider. Metoden fungerar väl för robotarmar som ingick i denna studie, dock bör den verifieras på andra modeller och delar. Slutligen föreslås implementering av metoden som tagits fram i denna rapport samt ytterligare arbete för att verifiera metoden.

L'objectiu general d'aquest treball és contribuir a l'avaluació de la transferència de l'energia en règim dinàmic de sistemes Fotovoltaics de doble pell Integrats en Edificis (EIFV) amb ventilació forçada sota condicions climàtiques exteriors reals. Per tant, un dels objectius d'aquest treball de recerca va consistir a recol.lectar dades experimentals sota condicions externes reals amb el “Test Reference Environment” (TRE) al Parc Científic i Tecnològic Agroalimentari de Lleida (PCiTAL). Es va dur a terme una llarga campanya de mesures on es van realitzar diversos experiments, amb diferents inclinacions i règims de ventilació. Un altre objectiu va ser estimar paràmetres físics desconeguts mitjançant l'ús de models d'identificació. Per aconseguir aquest objectiu, diversos models de caixa grisa estocàstics es van desenvolupar. Finalment, a partir de l'experiència adquirida durant el treball experimental, d'anàlisi i de modelatge, s'ha proposat la definició d'un entorn de prova “Test Reference Environment” estandarditzat per a les aplicacions de EIFV de doble pell.
El objetivo general de este trabajo es contribuir a la evaluación de la transferencia de la energía en régimen dinámico de sistemas de doble piel FotoVoltaicos Integrados en Edificios (EIFV) con ventilación forzada bajo condiciones climáticas exteriores reales. Por lo tanto, uno de los objetivos de este trabajo de investigación consistió en recolectar datos experimentales bajo condiciones externas reales con el “Test Reference Environment” (TRE) en el Parque Científico y Tecnológico Agroalimentario de Lleida (PCiTAL). Se llevó a cabo una larga campaña de medidas donde se realizaron varios experimentos, con diferentes inclinaciones y regímenes de ventilación. Otro objetivo fue estimar parámetros físicos desconocidos mediante el uso de modelos de identificación. Para lograr este objetivo, varios modelos de caja gris estocásticos se desarrollaron. Por último, a partir de la experiencia adquirida durante el trabajo experimental, de análisis y de modelación, se ha propuesto la definición de un entorno de prueba “Test Reference Environment” estandarizado para las aplicaciones de EIFV de doble piel.
The general aim of this work is to contribute to the energy dynamics assessment of mechanically ventilated double skin Building Integrated PhotoVoltaic (BIPV) systems under real outdoor weather conditions. Therefore, one of the objectives of this research work has consisted in collecting experimental data under real outdoor conditions in the Test Reference Environment (TRE) at the Lleida Agri-food Science and Technology Park (PCiTal). An extensive monitoring campaign has been carried out and several experiments, at different inclinations and ventilation regimes, have been performed. Another goal was to estimate unknown physical parameters by using identification models. To achieve this goal, several stochastic grey-box models have been developed. Finally, from the experience gained during the experimental, analysis and modelling work, the definition of a standardized set-up for a Test Reference Environment for double skin applications of BIPV has been proposed.