Flight control of tethered kites in autonomous pumping cycles for airborne wind energy

Energy harvesting based on tethered kites benefits from exploiting higher wind speeds at higher altitudes. The setup considered in this paper is based on a pumping cycle. It generates energy by winching out at high tether forces, driving an electrical generator while flying crosswind. Then it winches in at a stationary neutral position, thus leaving a net amount of generated energy.The focus of this paper is put on the flight control design, which implements an accurate direction control towards target points and allows for a flight with an eight-down pattern. An extended overview on the control system approach, as well as details of each element of the flight controller, is presented. The control architecture is motivated by a simple, yet comprehensive model for the kite dynamics.In addition, winch strategies based on an optimization scheme are presented. In order to demonstrate the real world functionality of the presented algorithms, flight data from a fully automated pumping-cycle operation of a small-scale prototype are given. The setup is based on a 30 m² kite linked to a ground-based 50 kW electrical motor/generator by a single line.     

Real-time nonlinear MPC and MHE for a large-scale mechatronic application

Progress in optimization algorithms and in computational hardware made deployment of Nonlinear Model Predictive Control (NMPC) and Moving Horizon Estimation (MHE) possible to mechatronic applications. This paper aims to assess the computational performance of NMPC and MHE for rotational start-up of Airborne Wind Energy systems. The capabilities offered by an automatic code generation tool are experimentally verified on a real physical system, using a model comprising 27 states and 4 inputs at a sampling frequency of 25 Hz. The results show the feedback times less than 5 ms for the NMPC with more than 1500 variables.     

渲染农场研究进展综述

作为高性能计算领域的新兴应用,渲染有着计算密集和数据密集的应用特征,如何提高渲染农场的效率进行大规模快速渲染,近年来逐渐成为研究的热点问题.对渲染农场的国内外应用现状作了介绍,阐述了渲染农场的组织结构和工作流程.针对渲染农场在优化作业调度算法、改善负载均衡策略以及完善渲染管理平台等三个方面的研究,进行了全面的分析和比较.探讨和总结了在云计算背景下渲染农场在渲染作业调度策略、异构集群渲染任务分发算法、基于云模式的渲染农场新架构和负载均衡策略这四个方面中有待进一步研究的问题.     

带碰撞避免机制的多址接入协议能量效率研究

研究了在自组织网络环境下CSMA/CA协议的能量消耗性能,并与传统的CSMA协议能耗性能进行比较.阐述了自组织网络中的隐藏终端和暴露终端问题,并分析CSMA/CA协议相对传统CSMA协议对该问题进行的改进.仿真结果表明,相对非坚持CSMA协议,CSMA/CA协议能够获得的能量效率更高,并且对网络负载的敏感性更低,在网络负载较高时也具有较高的能量效率.     

多层薄膜结构中的热应力分析

针对当前无法分析MEMS多层薄膜结构中热应力的现状,通过修正Suhir.E提出的双金属带热应力分布理论,提出了MEMS多层薄膜结构的热应力分布模型,该模型适用于评估MEMS多层结构中热应力分布规律,同时为采取合理措施减小应力提供了理论支持。在温度载荷作用下,多层薄膜结构中将产生正应力、剪应力和剥离应力的作用,应力变化主要集中在界面端处。其中,正应力分布于各层内,随与中心点距离的增大呈指数减小,在端面处急剧减小至最小值;剪应力和剥离应力则主要分布于各层界面上,随与中心点距离的增大呈指数增大,在界面端处达到最大值。最后,开展了由四种材料（玻璃、铬、铜、镍）组成的多层薄膜结构的热力学仿真分析,验证了所建立解析模型的正确性,以及各应力在多层结构中的分布规律。     

云环境中基于LVS集群的负载均衡算法

为了解决传统负载均衡技术应用到云计算环境中引发的新问题,提出一种云环境下基于LVS集群分组负载均衡算法。该算法首先根据硬件性能计算各节点的权值,将性能相同(或近似相同)的服务器分为一组,每组节点数量相等(或近似相等),负载均衡器定期地收集各节点CPU、内存、I/O、网络利用率以及响应时间,动态改变节点的权值,使用改进算法选择该组内最佳节点,并计算节点的综合负载和组负载。最后再次使用改进算法由组负载均衡器选择集群最佳节点,并进行任务请求的合理分配,从而解决因并发量过大而引起的时延等问题。实验结果表明,与加权轮询算法(WRR)和加权最少连接算法(WLC)相比,本算法能够在并发量较大的情况下维持较短的响应时间和较高的吞吐率,使集群负载更加均衡。     

虚拟环境下Web服务动态负载均衡策略改进

为了提高Web服务集群的伸缩性和自动化能力,从虚拟化和负载均衡两方面研究集群系统,对现有负载采集策略做了改进,设计并实现了一种可根据负载值自动控制集群规模的模型XCluster。新模型运行在Xen提供的虚拟化环境中,实时监视宿主机层和虚拟机层的负载状态,随着集群系统总负载的增长,逐渐引入新的虚拟机来扩大集群规模,同时将任务合理分配到各个虚拟机节点上;当总负载下降时,逐渐关闭虚拟机缩小集群规模,释放出来的硬件资源又可以提供给其他集群系统使用。理论分析和实验结果表明,XCluster只需占用很少的网络通信量完成信息收集和命令下达,能够充分利用虚拟机易于管理的优势完成后端节点的调度,并且在任务总量相同的情况下,使用尽可能少的集群节点来执行任务。     

山西省近50年风速变化及突变特征分析

利用线性拟合、M-K方法对山西省22个气象观测站1960—2010年的逐日风速资料进行了倾向、突变、逐年代变化等特征分析。研究表明,近50年来山西省平均风速存在明显的下降趋势,平均风速由20世纪60年代的2.16 m/s下降到21世纪初的1.86 m/s;不同时间段呈现不同的变化特征,1979—1989年风速出现显著下降,年均递减率达到0.046 m/s,变率远超出其他时段;对近50年山西省平均风速进行M-K检验后发现,在1982年出现明显的突变点。山西省四季平均风速均呈下降趋势,四季风速下降速率最快的为春季,冬季次之,夏季风速下降速率最慢。同样,四季风速均发生突变,突变时间点分布在1980—1985年间。除8月外,山西省各个月份风速也呈下降趋势,且均出现突变现象。     

Utilizing linguistically enhanced keystroke dynamics to predict typist cognition and demographics

Entering information on a computer keyboard is a ubiquitous mode of expression and communication. We investigate whether typing behavior is connected to two factors: the cognitive demands of a given task and the demographic features of the typist. We utilize features based on keystroke dynamics, stylometry, and “language production”, which are novel hybrid features that capture the dynamics of a typists linguistic choices. Our study takes advantage of a large data set (~350 subjects) made up of relatively short samples (~450 characters) of free text. Experiments show that these features can recognize the cognitive demands of task that an unseen typist is engaged in, and can classify his or her demographics with better than chance accuracy. We correctly distinguish High vs. Low cognitively demanding tasks with accuracy up to 72.39%. Detection of non-native speakers of English is achieved with F₁=0.462 over a baseline of 0.166, while detection of female typists reaches F₁=0.524 over a baseline of 0.442. Recognition of left-handed typists achieves F₁=0.223 over a baseline of 0.100. Further analyses reveal that novel relationships exist between language production as manifested through typing behavior, and both cognitive and demographic factors.     

基于磁耦合谐振的无线电能传输系统负载特性研究

为研究负载对无线电能传输系统传输性能的影响,建立了基于磁耦合谐振的无线电能传输系统的电路模型,利用电路耦合理论推导出在不同距离上为抑制频率分裂现象所需的最小负载以及当接收功率最大时的最佳匹配负载计算模型,且最佳匹配负载总是大于最小负载。仿真结果表明,对于不同的耦合系数,增大负载可以抑制频率分裂现象的出现;当接收功率达到最大值时,最佳匹配负载会因耦合系数的不同而改变,且总会有一个最佳匹配负载与之对应。这一结论为无线电能传输系统的负载选择提供了理论指导。