KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.4
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pp.1076-1089
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2012
Home automation networks are good environments for merging sensor networks and consumer electronics technologies. It is very important to reduce the energy consumption of each sensor node because sensor nodes operate with limited power based on a battery that cannot be easily replaced. One of the primary mechanisms for achieving low energy operation in energy-constrained wireless sensor networks is the duty-cycle operation, but this operation has several problems. For example, unnecessary energy consumption occurs during synchronization between transmission schedules and sleep schedules. In addition, a low duty-cycle usually causes more performance degradation, if the network becomes congested. Therefore, an appropriate control scheme is required to solve these problems. In this paper, we propose UDC (Unsynchronized Duty-cycle Control), which prevents energy waste caused by unnecessary preamble transmission and avoids congestion using duty-cycle adjustment. In addition, the scheme adjusts the starting point of the duty-cycle in order to reduce sleep delay. Our simulation results show that UDC improves the reliability and energy efficiency while reducing the end-to-end delay of the unsynchronized duty-cycled MAC (Media Access Control) protocol in sensor-based home automation networks.
An industrial control process multiple-input multiple-output (MIMO) coupled system is analyzed in this study as an example of a Loss of Coolant Accident (LOCA) simulation system. Ordinary control algorithms can complete the steady state of the control system and even reduce the response time to some extent, but the entire system still consumes a large amount of energy after reaching the steady state. So a multivariable decoupled energy-saving control method is proposed, and a novel energy-saving function (economic function, Eco-Function) is specially designed based on the active disturbance rejection control algorithm. Simulations and LOCA simulation system tests show that the Eco-function algorithm can cope with the uncertainty of the multivariable system's internal parameters and external disturbances, and it can save up to 67% of energy consumption in maintaining the parameter steady state.
Abderrahmane Berkani;Mofareh Hassan Ghazwani;Karim Negadi;Lazreg Hadji;Ali Alnujaie;Hassan Ali Ghazwani
Ocean Systems Engineering
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v.14
no.1
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pp.17-52
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2024
In this paper, the authors explore the modeling and control of a point absorber wave energy converter, which is connected to the electric grid via a power converter that is based on a linear permanent magnet synchronous generator (LPMSG). The device utilizes a buoyant mechanism to convert the energy of ocean waves into electrical power, and the LPMSG-based power converter is utilized to change the variable frequency and voltage output from the wave energy converter to a fixed frequency and voltage suitable for the electric grid. The article concentrates on the creation of a predictive control system that regulates the speed, voltage, and current of the LPMSG, and the modeling of the system to simulate its behavior and optimize its design. The predictive model control is created to guarantee maximum energy output and stable grid connection, using Matlab Simulink to validate the proposed strategy, including control side generator and predictive current grid-side converter loops.
Localized topology control is attractive for obtaining reduced network graphs with desirable features such as sparser connectivity and reduced transmit powers. In this paper, we focus on studying how to prolong network lifetime in the context of localized topology control for wireless multi-hop networks. For this purpose, we propose an energy efficient localized topology control algorithm. In our algorithm, each node is required to maintain its one-hop neighborhood topology. In order to achieve long network lifetime, we introduce a new metric for characterizing the energy criticality status of each link in the network. Each node independently builds a local energy-efficient spanning tree for finding a reduced neighbor set while maximally avoiding using energy-critical links in its neighborhood for the local spanning tree construction. We present the detailed design description of our algorithm. The computational complexity of the proposed algorithm is deduced to be O(mlog n), where m and n represent the number of links and nodes in a node's one-hop neighborhood, respectively. Simulation results show that our algorithm significantly outperforms existing work in terms of network lifetime.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.9
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pp.4610-4615
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2013
In this study, optimal operation strategies to save the electric energy and power price in the building central cooling system is researched by experiments. The optimal strategies of demand response control and outdoor temperature reset control algorithms are applied by consideration the electric energy and power price according to the energy consumption characteristics. The suggested optimal control method shows better responses in the power price and energy consumption in comparison with the conventional one and saves energy consumption by 9.5% and electronic price by 15.7%, respectively.
El-naggar, Mohammed Fathy;Elgammal, Adel Abdelaziz Abdelghany
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.13
no.2
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pp.742-751
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2018
Electric vehicles (EV) are emerging as the future transportation vehicle reflecting their potential safe environmental advantages. Vehicle to Grid (V2G) system describes the hybrid system in which the EV can communicate with the utility grid and the energy flows with insignificant effect between the utility grid and the EV. The paper presents an optimal power control and energy management strategy for Plug-In Electric Vehicle (PEV) charging stations using Wind-PV-FC-Battery renewable energy sources. The energy management optimization is structured and solved using Multi-Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) to determine and distribute at each time step the charging power among all accessible vehicles. The Model-Based Predictive (MPC) control strategy is used to plan PEV charging energy to increase the utilization of the wind, the FC and solar energy, decrease power taken from the power grid, and fulfil the charging power requirement of all vehicles. Desired features for EV battery chargers such as the near unity power factor with negligible harmonics for the ac source, well-regulated charging current for the battery, maximum output power, high efficiency, and high reliability are fully confirmed by the proposed solution.
Inverted pendulum is a classical example and a famous tool for testing the effectiveness of many control schemes. Owing to their nonlinearity and unstable characteristic, a controller development either for swinging-up or stabilizing its upright position had been a great interest of many researchers. In this paper, the swinging-up control of the inverted pendulum using energy control will be presented. However, the saturation function in its control law could harm the experimental equipments. In addition, this swinging-up method did not consider limited sector of the arm angle to avoid another hazard, for instance, the twisted cable in the apparatus. Therefore, in this paper the position control of the arm angle using simple PD control in accordance with the energy control is proposed. Consequently, the limited arm sector angle can be achieved and the saturation function can also be replaced effectively by the PD control.
Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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1994.06a
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pp.785-790
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1994
The active noise control which regards the acoustic power as a target function to be minimized, is analyzed to test its feasibility of which simplifies the measurement system compared with the global acoustic energy based active noise control system. In fact, it is found that the acoustic power based active noise control strategy is equally likely as good as the global acoustic energy based active noise control method if the acoustic field of interest is diffusive or very low model density one. In the intermediate model density field, we also demonstrate that the power based control gives the similar results as the energy based control in terms of global sound energy reduction for the lightly damped enclosure which might be most important system in practical application. From all the theoretical and power based control strategy is dependent on the characteristics of the acoustic field to be controlled; i.e., the model density distribution, the degree of reverberation, and on the strength of modal interaction of the control source with the primary source; i.e., the location of control source.
This paper deals with the comparison of different control strategies for the Induction generators in wind energy conversion system. Mainly, two types of induction machines, Self excited induction generator (SEIG) and doubly Fed Induction generators (DFIG) are studied. The different control strategies for SEIG and DFIG are compared. For SEIG, Electronic load Controller mechanism, Static Compensator based voltage regulator are studied. For DFIG the main control strategy namely vector control, direct torque control and direct power control are implemented. Apart from these control strategies for both SEIG and DFIG to improve the performance, the ANFIS based controller is introduced in both STATCOM and DTC methods. These control methods are simulated using MATLAB/SIMULINK and performances are analyzed and compared.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.1
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pp.135-144
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2001
In this study, the time varying boundary control using the right boundary transverse motion is suggested to stabilize the transverse vibration of an axially moving string on the basis of the energy flux between the moving string and the boundaries. The effectiveness of the active velocity boundary control is showed through the FDM simulation results. Sliding mode control is adopted in order to achieve velocity tracking control of the time varying right boundary to dissipate vibration energy of the string effectively. Optical sensor system for measuring the transverse vibration of an axially moving string is developed, and the angle of the incident wave to the right boundary, which is the input of the velocity boundary controller, is obtained. Experimental research is carried out to examine the validity and the performance of the transverse vibration control using the suggested velocity right boundary control scheme.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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