Seo, In-Yong;Ha, Bok-Nam;Lee, Sung-Woo;Shin, Chang-Hoon;Kim, Seong-Jun
Nuclear Engineering and Technology
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제42권2호
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pp.219-230
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2010
In nuclear power plants (NPPs), periodic sensor calibrations are required to assure that sensors are operating correctly. By checking the sensor's operating status at every fuel outage, faulty sensors may remain undetected for periods of up to 24 months. Moreover, typically, only a few faulty sensors are found to be calibrated. For the safe operation of NPP and the reduction of unnecessary calibration, on-line instrument calibration monitoring is needed. In this study, principal component-based auto-associative support vector regression (PCSVR) using response surface methodology (RSM) is proposed for the sensor signal validation of NPPs. This paper describes the design of a PCSVR-based sensor validation system for a power generation system. RSM is employed to determine the optimal values of SVR hyperparameters and is compared to the genetic algorithm (GA). The proposed PCSVR model is confirmed with the actual plant data of Kori Nuclear Power Plant Unit 3 and is compared with the Auto-Associative support vector regression (AASVR) and the auto-associative neural network (AANN) model. The auto-sensitivity of AASVR is improved by around six times by using a PCA, resulting in good detection of sensor drift. Compared to AANN, accuracy and cross-sensitivity are better while the auto-sensitivity is almost the same. Meanwhile, the proposed RSM for the optimization of the PCSVR algorithm performs even better in terms of accuracy, auto-sensitivity, and averaged maximum error, except in averaged RMS error, and this method is much more time efficient compared to the conventional GA method.
Active control techniques have been used in wide areas of noise and nitration control engineering and a noise barrier is one of them. Omoto's work in 1993 would be one of the fundamental and systematic studies on the actively controlled noise barrier, in which he used equal number of control sources and error sensors. The error sensors were placed uniformly along the top edge of the noise barrier with equal distance apart and the control sources were placed in the exactly same way some distance apart from the error sensors. Since then, a couple of studies were made on the secondary sources'arrangement rather than the optimality of secondary source positions. Shao's results showed that arc shaped arrangement for secondary sources is better than the straight line one, and later work of Yang showed that the more important factor is the average distance between the primary source and secondary sources. However, since these studies were all executed with a simple uniform distribution of the secondary sources along the straight line or arc, it is difficult to conclude which arrangement is superior In order for the fare comparison. the optimality of the source positions in each arrangement must be given in prior. The primary goal of this study is focused on this aspect and some major factors were investigated and compared. The computer simulation results showed that the arc shaped arrangement is marginally better than the straight line one, and more importantly slightly tuned position can greatly improve the performance of the control system.
For on-line partial discharge (PD) monitoring of rotating machines, a novel sensor is proposed, which can be installed on the power lead inside the terminal box of the machine. The sensor has been designed to have high capacitance, and minimal reflection of measured pulses. As a sensitivity of the sensor, transfer impedance $Z_t$ has been measured and compared to conventional coupler-type sensors. A simple method is presented for measuring $Z_t$ of coupler sensors, using a vector network analyzer and a practical lead-cable of rotating machine. Through this method, it became possible to measure the $Z_t$ of coupler sensors including the installation environment of them. The $Z_t$ of the proposed sensor is higher than that of same sized other conventional couplers at frequencies between 30 and 92 MHz. Another sensitivity test has been performed using a PD calibrator as a test pulse source. The proposed sensor has higher measured peak voltage than the conventional coupler type sensors when the same charges were input.
This paper describes a perception of small-obstacle using ultrasonic sensors in a mobile robot. The research on the avoidance of the large-obstacles such as a wall, a large box, etc. using ultrasonic sensors has been generally progressed up to now. But the mobile robot could meet a small-obstacle such as a small plastic bottle of about 1 l in quantity, a small box of 7${\times}$7${\times}$7 cm3 in volume, and so on in its designated path, and could be disturbed by them in the locomotion of the mobile robot. So, it is necessary to research on the avoidance of a small-obstacle. In this paper, the small-obstacle perceiving system was designed and fabricated by arranging four ultrasonic sensors on the plastic plate to avoid a small-obstacle. The small-obstacle perceiving system was installed on the above part of the mobile robot with the slope of 40.7$^{\circ}$ to a horizontal line. The static characteristic test and the dynamic characteristic test were performed to know the information of the used ultrasonic sensors. As a result, the mobile robot with the small-obstacle perceiving system could avoid a small-obstacle, and could move in indoor environment safely.
For monitoring of railway structures, optical fiber sensors are very convenient. The fiber sensors are very small and do not disturb the structural properties. They also have several merits such as electro-magnetic immunity, long signal transmission, good accuracy and multiplicity of one sensor line. Strain measurement technologies with fiber optic sensors have been investigated as a part of smart structure. In this paper, we investigated the possibilities of fiber optic sensor application to the monitoring of railway structures. We expect that the fiber optic sensors have much less noises than electrical strain gauges because of electro-magnetic immunity while railways operate electric power of 22000 volts. Fiber optic sensors showed good durability and long term stability for continuous monitoring of the railway structures as well as good response to the structural behaviors during construction.
Impact location monitoring is one of the major concerns of the smart health monitoring. For this application, multipoint ultrasonic sensors are to be employed. In this study, a multiplexed FBG sensor system with wide dynamic range was proposed and stabilization controlling system was also developed for the maintenance of maximum sensitivity of sensors. For the intensity demodulation system of FBG sensors, Fabry-Perot tunable filter(FP-TF) with 23.8nm FSR(free spectral range) was used, which behaves as two separate filters between $1530 \~ 1560$ nm range. Two FBG sensors were attached on the bottom side of the graphite/epoxy composite beam specimen, and low velocity impact tests were performed to detect the one-dimensional impact locations. Impact locations were calculated by the arrival time differences of the impact longitudinal waves acquired by the two FBGs. As a result, multiplexed in-line FBG sensors could detect the moment of impact precisely and found the impact locations with the average error of 1.32mm.
노면 모니터링은 노면의 함몰 정도 및 크랙 감지와 같은 위험 요소 관리를 통해 도로 환경의 안전성을 유지하는 필수적인 과정이다. 고성능 2D 레이저 센서를 탑재한 자율주행 기반 UGV를 활용한 정밀 측정이 가능하지만, 고성능 센서의 에너지 소모량 증가로 인해 배터리 용량에 대한 한계가 있다. 본 논문에서는 UGV에서 효율적인 노면 모니터링을 위한 퓨전 센서 시스템을 제안한다. 제안된 퓨전 센서 시스템은 카메라를 통한 칼라 정보와 선레이저 센서를 통한 깊이 정보를 결합하여 노면 모니터링의 정밀한 변위 탐지를 가능하게 한다. 또한 카메라 센서를 이용해 모니터링 대상의 탐지 여부에 따라 선레이저 센서 스캔 주파수를 동적으로 제어하는 동적 샘플링 알고리즘을 적용함으로써 불필요한 에너지 소모를 절감한다. 제안된 퓨전 센서 시스템에서의 평균 소비전력 모델을 제시하고 다양한 미션 환경의 크랙 분포 및 센서 특성을 고려하여 에너지 효율성을 분석한다. 성능 분석 결과, 선레이저 센서의 Active 상태 소비 전력이 Saving 상태의 2배이고, λ=10, µ=10인 환경에서 고정 샘플링 기법에 비해 전력 소비 효율이 13.3% 향상됨을 확인하였다.
This paper introduces several mobile robots developed by using LEGO MIDSTORM for experimental studies of robotics engineering education. The first mobile robot is the line tracer robot that tracks a line, which is a prototype of wheel-driven mobile robots. Ultra violet sensors are used to detect and follow the line. The second robot system is a two-wheel balancing robot that is somewhat nonlinear and complex. For the robot to balance, a gyro sensor is used to detect a balancing angle and PD control is used. The last robot system is a combined system of a line tracer and a two-wheel balancing robot. Sensor filtering and control algorithms are tested through experimental studies.
Not all line or point features capable of being extracted by sonar sensors from cluttered home environments are useful for simultaneous localization and mapping (SLAM) due to their ambiguity because it is difficult to determine the correspondence of line or point features with previously registered feature. Confused line and point features in cluttered environments leads to poor SLAM performance. We introduce a sonar feature structure suitable for a cluttered environment and the extended Kalman filter (EKF)-based SLAM scheme. The reliable line feature is expressed by its end points and engaged togather in EKF SLAM to overcome the geometric limits and maintain the map consistency. Experimental results demonstrate the validity and robustness of the proposed method.
To operate an underwater robot in an environment with fluid flow, it is necessary to recognize the speed and direction of the fluid and implement motion control based on these characteristics. Fish have a lateral line that performs this function. In this study, to develop an artificial lateral line sensor that mimics a fish, we developed a method to measure the flow speed and the incident angle of the fluid using a pressure sensor. Several experiments were conducted, and based on the results, the tendency according to the change in the flow speed and the incident angle of the fluid was confirmed. It is believed that additional research can aid in the development of an artificial lateral line sensor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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