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L'obiettivo dell'attività di ricerca svolta in collaborazione con l'azienda Loson è lo sviluppo di una nuova famiglia di componenti in fibra di carbonio che sfruttano le proprietà elettro-meccaniche di questi materiali per realizzare sensori integrati direttamente nella struttura meccanica con svariate applicazioni nell'ambito della robotica e dell’industria 4.0. E' disponibile sia una tesi più indirizzata allo sviluppo dei sensori sia una tesi più mirata allo sviluppo dell'elettronica di misura e di controllo. Per maggiori informazioni si veda la pagina web.

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The modelling of magnetic components for power electronics plays a key role in the development of high-performance converters. The aim of the thesis is to define concentrated parameter models usable for circuit-type simulations.

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Objective: To develop and compare SoC estimators from the existing EV data records using model-based and data-driven techniques. Tasks: - Pre-process the available datasets to select trips starting from full charge condition and estimate the SoC using Coulomb counting - Use the selected dataset and battery nominal parameters to develop an EKF using the information available in the CAN bus - Use the selected datasets and the SoC derived from the Coulomb counting to develop a black-box virtual sensor using the information in the CAN bus. The virtual sensor can be a Neural network, a polynomial model, a Set-Membership model, among others - Compare the performance of the estimators in data not employed in the derivation of the filters

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Objective: To develop and compare SoC estimators from existing EV data records using model-based and data-driven techniques. Tasks: - Pre-process the available datasets to select trips starting from full charge condition and estimate the SoC using Coulomb counting - Use the selected dataset and battery nominal parameters to develop an EKF using the information available in the CAN bus - Use the selected datasets and the SoC derived from the Coulomb counting to develop a black-box virtual sensor using the information in the CAN bus. The virtual sensor can be a Neural network, a polynomial model, a Set-Membership model, among others - Compare the performance of the estimators in data not employed in the derivation of the filters

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L’obiettivo della tesi è lo sviluppo di un sistema di acquisizione, elaborazione e controllo per esperimenti di spettroscopia ottica risolta nel tempo. Questa tecnica permette di studiare la dinamica ultra-veloce (<1ps) dei processi attivati dalla luce in svariati materiali con importanti applicazioni in fisica, chimica e biologia. Un primo impulso di luce eccita il campione e un secondo impulso, inviato con un ritardo variabile di 10fs-1ps, permette di monitorare l’evoluzione del sistema grazie a un assorbimento condizionato dallo stato del materiale. Dato che le variazioni dell’intensità del secondo impulso sono molto piccole (parti per milione) è necessario mediare molte misure per ottenere un rapporto segnale-rumore soddisfacente. L’esperimento è inoltre ripetuto per molte lunghezze d’onda e con ritardi differenti per ottenere uno spettro completo, rendendo questa tecnica spesso molto lenta (decine di minuti per un singolo spettro). Per superare le attuali limitazioni il laboratorio I3N del dipartimento di elettronica in collaborazione con i Proff. Cerullo e Polli del dipartimento di fisica sta sviluppando uno spettrometro basato su un circuito integrato in grado di leggere in parallelo un array di fotodiodi e di realizzare una pre-elaborazione molto veloce dei segnali permettendo di ridurre i tempi di acquisizione di uno spettro di almeno un ordine di grandezza. Lo scopo della tesi è la realizzazione dell’elettronica su scheda in grado di leggere i segnali in uscita dal circuito integrato, completare l’elaborazione dei segnali per poter visualizzare uno spettro completo, generare i segnali di controllo necessari al circuito integrato e ai componenti ottici (laser e ritardatori).

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La tesi prevede lo sviluppo di un circuito integrato per controllare con estrema precisione un nanodiodo in silicio affinché emetta singoli fotoni. L’ambito in cui si colloca questo lavoro di tesi è il progetto QUASIX recentemente avviato dall’Agenzia Spaziale Italiana e coordinato dal Consiglio Nazionale delle Ricerche che si pone l’obiettivo di realizzare una sorgente di singoli fotoni in silicio per comunicazioni quantistiche tra satelliti. I fotoni così generati saranno utilizzati per implementare sistemi di crittografia quantistica che garantiscono una comunicazione sicura e inaccessibile a soggetti esterni. Il ruolo del Politecnico di Milano (DEIB) è quello di realizzare un driver in tecnologia CMOS capace di fornire impulsi di opportuna ampiezza e durata per ottenere in modo controllato un fotone ogni 100ns da un nanodiodo drogato con Erbio. Dato che il progetto è per applicazioni spaziali, una sfida aggiuntiva è quella di creare un sistema in grado funzionare correttamente in un ampissimo intervallo di temperatura, da 77K a 300K, ben oltre gli standard elettronici.

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Due to the peculiar transport properties of organic semiconductors, ad-hoc codes, currently commercially unavailable, are necessary to properly simulate organic-based devices. In the framework of a collaboration with Dipartimento di Matematica and IIT-CNST, the candidate will employ a specially designed 2D code to simulate organic devices, and will validate numerical findings by means of experimental measurements. The final aim is the measurement of the shape of the density of states by means of simple measurements on transistor structures, extending and simplifying previous studies of the group (https://www.nature.com/articles/s41598-017-03882-8).

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The electrification of agricolture vehicles and implements requires the study of new architectures able to manage power on board respect to the need of the several devices mounted. Each of them is on the same DC bus, but with different needs in term of power supply and energy access. Aim of the thesis is to implement a simulation model suitable for the testing and validation of this architectures.

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Plastic transistor performances are constantly improving. Amon the others, the enhancement of their frequency behaviour is mandatory to successfully address IoT, flexible, large-area applications. This thesis aims at elucidating the interplay between transistor geometry and and semiconductor mobility in the definition of the transition frequency, with a combined experimental and numerical approach.

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Distribution grids probabilistic analysis is an essential step in order to assess the daily network operability under uncertain and stress conditions. It is also functional to the development of new services that require load growth capacity or to the exploitation of new energy resources affected by uncertainty. Efficient numerical tools able to forecast the possible scenarios while accounting for loads and sources uncertainty are thus of paramount importance. The majority of available uncertainty-aware predictive tools are based on Monte Carlo analysis which allows probabilistic evaluations of the network state at the price of time consuming simulations. The aim of the thesis is to develop new algorithm for Probabilistic load Flow

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