Kim, Hyung-Chan;Song, Hyun-Cheol;Jeong, Dae-Yong;Kim, Hyun-Jai;Yoon, Seok-Jin;Ju, Byeong-Kwon
Korean Journal of Materials Research
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v.17
no.12
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pp.660-663
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2007
Piezoelectric energy harvesting from our surrounding vibration has been studied for driving the wireless sensor node. To change the vibration energy into the electric-energy efficiently, the natural frequency of cantilever needs to be adjusted to that of a vibration source. When adding 6.80g mass on the end of the fabricated cantilever, a natural frequency shifts from 136 Hz into 49.5 Hz. In addition, electro-mechanical coupling factor increased from 10.20% to 11.90% and resulted in the 1.18 times increase of maximum output power.
This paper presents an approach for designing a fuzzy logic-based adaptive SVC damping In controller for damping low frequency power oscillations. Power systems are often subject to low Frequency electro-mechanical oscillations resulting from electrical disturbances. Generally, power system stabilizers are designed to provide damping against this kind of oscillations. Another means to achieve damping is to design supplementary damping controllers that are equipped with SVC. Various approaches are available for designing such controllers, many of which are based on the concepts of damping torque and others which treat the damping controller design as a generic control problem and apply various control theories on it. In our proposed approach, linear optimal controllers are designed and then a fuzzy logic tuning mechanism is constructed to generate a single control signal. The controller uses the system operating condition and a fuzzy logic signal tuner to blend the control signals generated by two linear controllers, which are designed using an optimal control method. First, we design damping controllers for the two extreme conditions; the control action for intermediate conditions is determined by the fuzzy logic tuner. The more the operating condition belongs to one of the two fuzzy sets, the stronger the contribution of the control signal from that set in the output signal. Simulation studies done on a one-machine infinite-bus and a four-machine two-area test system, show that the proposed fuzzy adaptive damping SVC controller effectively enhances the damping of low frequency oscillations.
Recent advances in low-power sensors and transmitters are driving the search for standalone power sources that utilize unused ambient energy. These energy harvesters can alleviate the issues related to the installation and maintenance of sensors. Particularly piezoelectric energy harvesters, with the ability to convert ambient mechanical energy into useful electricity, have received significant attention due to their high energy density, low cost and operational stability over wide temperature and pressure conditions. In order to maximize the generated electrical power, the natural frequency of the piezoelectric energy harvester should be matched with the dominant frequency of ambient vibrations. However, piezoelectric energy harvesters typically exhibit a narrow bandwidth, thus, it becomes difficult to operate near resonance under broadband ambient vibration conditions. Therefore, the resonating of energy harvesters is critical to generate maximum output power under ambient vibration conditions. For this, energy harvesters should have broadband natural frequency or actively tunable natural frequency with ambient vibrations. Here, we review the most plausible broadband energy harvesting techniques of the multi-resonance, nonlinearity, and self-resonance tuning. The operation mechanisms and recent representative studies of each technique are introduced and the advantages and disadvantages of each method are discussed. In addition, we look into the future research direction for the broadband energy harvester.
In this paper, we propose a low-power all-digital phase-locked loop (ADPLL) with a wide input range and a high resolution time-to-digital converter (TDC). The resolution of the proposed TDC is improved by using a phase-interpolator and the time amplifier. The phase noise of the proposed ADPLL is improved by using a fine resolution digitally controlled oscillator (DCO) with an active inductor. In order to control the frequency of the DCO, the transconductance of the active inductor is tuned digitally. The die area of the ADPLL is 0.8 $mm^2$ using 0.13 ${\mu}m$ CMOS technology. The frequency resolution of the TDC is 1 ps. The DCO tuning range is 58% at 2.4 GHz and the effective DCO frequency resolution is 0.14 kHz. The phase noise of the ADPLL output at 2.4 GHz is -120.5 dBc/Hz with a 1 MHz offset. The total power consumption of the ADPLL is 12 mW from a 1.2 V supply voltage.
Penetration of renewable energy sources makes the modern interconnected power systems to have more intelligence and flexibility in the control. Hence, it is essential to maintain the system frequency and tie-line power exchange at nominal values using Load Frequency Control (LFC) for efficient, economic and reliable operation of power systems. In this paper, intelligent tuning of the Proportional Integral Derivative (PID) controller for LFC in an interconnected power system is considered as a main objective. The chosen problem is formulated as an optimization problem and the optimal gain parameters of PID controllers are computed with three innovative swarm intelligent algorithms named Particle Swarm Optimization (PSO), Bacterial Foraging Optimization Algorithm (BFOA) and hybrid Bacterial Foraging Particle Swarm Optimization (BFPSO) and a comparative study is made between them. A new objective function designed with necessary time domain specifications using weighted sum approach is also offered in this report and compared with conventional objective functions. All the simulation results clearly reveal that, the hybrid BFPSO tuned PID controller with proposed objective function has better control performances over other optimization methodologies.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.13
no.6
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pp.483-488
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2020
In recent years, the demand for wireless devices incorporating several wireless communication systems into one has been increasing in order to provide services that meet the diverse needs of consumers. Wireless devices consisting of various wireless communication systems require many frequency fixed filters. A frequency tunable filter can replace a number of frequency fixed filters in the wireless devices. If a frequency tunable filter is used in wireless systems, the system can be configured more efficiently. In this paper, a 3-pole frequency tunable BPF(bandpass filter) operating in the frequency band of 800 ~ 2400MHz is designed. In order to widen the operating frequency band, a tuning screw is designed to have a step and a linear motor is used to facilitate the adjustment of the tuning screw. The implemented frequency tunable BPF operates in the designed frequency range and has the maximum insertion loss of 2.82dB in the channel band and the minimum attenuation of 18.7dB at ± 50MHz frequency offset from the center frequency of the band.
This paper proposes a design method of PID controllers in the framework of a constrained optimization problem. Owing to the popularity for the controller's simplicity and robustness, a great deal of literature concerning PID control design has been published, which can be classified into frequency-based and time-based approaches. However, both approaches have to be considered together for a designed PID control to work well with a guaranteed closed-loop stability. For this purpose, a penalty function is formulated to satisfy both frequency- and time-domain specifications, and is minimized by a recet nonlinear optimization algorithm to attain optimal PID control gains. The proposed method is compared with Wang's and Ho's methods on a suite of example systems. Simulation results show that the PID control tuned by the proposed method improves time-domain performance without deteriorating closed-loop stability.
This paper proposes the explicit tuning rule of multi-loop PID controller for brushless direct current motors to predict the system behaviors in time and frequency domains, using properties of the convex combination method. The convex set of the proposed controllers formulates the envelope to satisfy the performances in time and frequency domains. The final control parameters are determined by solving the convex optimization problem subject to the constraints which are represented as convex set of time domain performances. The effectiveness of the proposed control method is shown in the numerical simulation, in which controller tuning algorithm and dynamics of brushless DC motor are well taken into account.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.56
no.6
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pp.1117-1121
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2007
We demonstrate a wavelength swept mode-locked ring laser for the frequency domain optical coherence tomography(FD OCT). A laser is constructed by using a semiconductor optical amplifier, fiber Fabry-Perot tunable filter and 2.6 km fiber ring cavity. Mode-locking is implemented by 2.6 km fiber ring cavity for matching the fundamental or harmonic of cavity roundtrip time to a sweep period. The wavelength sweeps are repetitively generated with the repetition period of 77.2 kHz which is the parallel resonance frequency of Fabry-Perot tunable filter for the low driving current consumption of the fiber Fabry-Perot tunable filter. The wavelength tuning range of the laser is more than FWHM of 61 nm centered at the wavelength of 1320 nm and the linewidth of the source is $0.014{\pm}0.002$ nm.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.21
no.5
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pp.1304-1316
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1996
In this paper, A VCO(Voltage Controlled Oscillator) in use of clock recovery/data regeneration circuit for 10 Gbps fiber optic receivers was developed. The improved hair-pin resonator with a parallel coupled lines, which has been applied to microstrip filters, was used as a resonance part. As a frequcncy tuning device by substituting 3-terminalMESFET vaaractor for varactor diode, an MMIC manufacturing process will be simplified. Since a hair-pin resonator is planar type compared to the dielectric resonator and has a relatively flat reactance verus frequency, it will be favorable to apply a hair-pin resonator to an MMIC, in addition wideband frequency tuning range is able to be obtained.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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