Jang Ju-wook;Hwang Yunil;Scrofano Ronald;Prasanna Viktor K.
The KIPS Transactions:PartA
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v.12A
no.4
s.94
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pp.305-312
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2005
In this paper, we present algorithm-level techniques for energy-efficient design at the algorithm level using FPGAs. We then use these techniques to create energy-efficient designs for two signal processing kernel applications: fast Fourier transform(FFT) and matrix multiplication. We evaluate the performance, in terms of both latency and energy efficiency, of FPGAs in performing these tasks. Using a Xilinx Virtex-II as the target FPGA, we compare the performance of our designs to those from the Xilinx library as well as to conventional algorithms run on the PowerPC core embedded in the Virtex-II Pro and the Texas Instruments TMS320C6415. Our evaluations are done both through estimation based on energy and latency equations on high-level and through low-level simulation. For FFT, our designs dissipated an average of $50\%$ less energy than the design from the Xilinx library and $56\%$ less than the DSP. Our designs showed an EAT factor of 10 times improvement over the embedded processor. These results provide a concrete evidence to substantiate the idea that FPGAs can outperform DSPs and embedded processors in signal processing. Further, they show that PFGAs can achieve this performance while still dissipating less energy than the other two types of devices.
In this paper, we present two sets of fuzzy algorithms for the steam generator level control ; one for the high power operations where the flow error is available and the other for the low power operations where the flow error is not available. These are converted to a PID type controller for the high power case and to a quadratic function form of a controller for the low power case. These controllers are implemented on the Compact Nuclear Simulator at Korea Atomic Energy Research Institute and tested by a set of four simulation experiments for each. For both cases, the results show that the total variation of the level error and of the flow error are about 50% of those by the PI controllers with about one half of the control action. For the high power case, this is mainly due to the fact that a combination of two PD type controllers in the velocity algorithm form rather than a combination of two PI type controllers in the position algorithm form is used. For the low power case, the controller is essentially a PID type with a very small integral component where the average values for the derivative component input and for the controller output are used.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.18
no.4
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pp.609-616
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2023
In a wireless network environment, since sensors are not always connected to power, the life of a battery, which is an energy source supplied to sensors, is limited. Therefore, various studies have been conducted to extend the network life, and a layer-based routing protocol, LEACH(: Low-energy Adaptive Clustering Hierarchy), has emerged for efficient energy use. However, the LEACH protocol, which transmits fused data directly to the sink node, has a limitation in that it consumes as much energy as the square of the transmission distance when transmitting data. To improve these limitations, this paper proposes an algorithm that can minimize the transmission distance with multi-hop transmission where cluster heads are chained between cluster heads through relative distance calculation from sink nodes in every round.
Lee Dong-heui;Cho Young-bok;Kim Dong-myung;Lee Sang-ho
Proceedings of the KSRS Conference
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2005.10a
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pp.766-769
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2005
In a ubiquitous environment made up of multiple sensors, most sensors participate in communications with limited battery, and the sensor node isn't able to participate in communications when all the battery is used up. When an existing authentication method is used for the sensor node which has to participate in a long term communication with limited battery, it creates a problem by making the length of network maintenance or sensor node's operation time relatively shorte. Therefore, a network structure where RM (Register Manager) node and AM (Authentication Manager) node are imported to solve the energy consumption problem during a communication process is presented in this thesis. This offers a low power protocol based on safety through a mutual authentication during communications. Through registration and authentication manager nodes, each sensor nodes are ensured of safety and the algorithm of key's generation, encryption/descramble and authentication is processed with faster operation speed. So the amount of electricity used up during the communications between sensor nodes has been evaluated. In case of the amount of electrical usage, an average of $34.783\%$ for the same subnet and 36.855 for communications with two different subnets, are reduced. The proposed method is a protocol which maintains the limited battery for a long time to increase the effectiveness of energy usage in sensor nodes and can also increase the participation rate of communication by sensor nodes.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.39C
no.6
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pp.482-489
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2014
This paper suggests the new network scanning algorithm that makes use of measurement pilot of IEEE 802.11k. The purpose of suggesting this algorithm is to improve the existing network scanning schemes. After introducing new algorithm, this paper shows the difference of time property and energy property between former scanning schemes and new scheme with simulation results. Passive scan has a merit of low-power consumption but it takes too long time to fulfill whole scanning. On the contrary, an advantage of active scan is speed but it consumes more battery power than passive scan. By using measurement pilot's smaller interval than beacon interval, the suggested algorithm can consume less power than active scan does, and also make shorter scanning delay than passive scan does.
Kim, Seung-Min;Park, Bong-Hee;Choi, Ju-Yeop;Choy, Ick;Lee, Sang-Chul;Lae, Dong-Ha
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.33
no.5
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pp.69-75
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2013
To increase the efficiency of the photovoltaic, almost photovoltaic appliances are controlled by Maximum Power Point Tracking(MPPT). Existing most of the PV MPPT techniques have used power which multiplies sensed output current and voltage of the solar cell. However, these algorithms are unnecessarily complicated and too expensive for small and compact system. The other hand, the proposed MPPT technique is only one sensing of the MPPT converter's output current, so there is no need to insert another sensors of battery side. Therefore, this algorithm is simpler compared to the traditional approach and is suitable for low power solar system. Further, the novel proper charge/discharge algorithm for the battery with PV MPPT is developed. In this algorithm, there is CC battery charge mode and load discharge mode of the PV cell & battery dual. Also we design current control to regulate allowable current during the battery charging. The proposed algorithm will be applicable to battery included solar cell applications like solar lantern and solar remote control car. Finally, the proposed method has been verified with computer simulation.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.10
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pp.4781-4803
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2017
Environmental monitoring systems using Wireless Sensor Networks (WSNs) face the challenge of high power consumption, due to the high levels of multi-hop data communication involved. In order to overcome the issue of fast energy depletion, a proof-of-concept implementation proves that adopting a clustering algorithm in environmental monitoring applications will significantly reduce the total power consumption for environment sensor nodes. In this paper, an energy-efficient WSN-based environmental monitoring system is proposed and implemented, using eight sensor nodes deployed over an area of $1km^2$, which took place in the city of Tabuk in Saudi Arabia. The effectiveness of the proposed environmental monitoring system has been demonstrated through adopting a number of real experimental studies.
In this paper, the unsteady 2-dimensional turbulent flow model for thermal stratification in a pressurizer surge line of PWR plant is proposed to numerically investigate the heat transfer and flow characteristics. The turbulence model is adapted to the low Reynolds number K-$\varepsilon$ model (Davidson model). The dimensionless governing equations are solved by using the SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations) algorithm. The results are compared with simulated experimental results of TEMR Test. The time-dependent temperature profiles in the fluid and pipe nil are shown with the thermal stratification occurring in the horizontal section of the pipe. The corresponding thermal stresses are also presented. The numerical result for thermal stratification by the outsurge during heatup operation of PWR shows that the maximum dimensionless temperature difference is about 0.83 between hot and cold sections of pipe well and the maximum thermal stress is calculated about 322MPa at the dimensionless time 28.5 under given conditions.
In this paper, we investigate the vibration control of multimodal structures and present an efficient control law that requires less energy supply than active strategies. This strategy is called modal global semi-active control and is designed to work as effectively as the active control and consume less power which represents its major limitation. The proposed law is based on an energetic management of the optimal law such that the controller follows this latter only if there is sufficient energy which will be extracted directly from the system vibrations itself. The control algorithm is presented and validated for a cantilever beam structure subjected to external perturbations. Comparisons between the proposed law performances and those obtained by independent modal space control (IMSC) and semi-active control schemes are offered.
This paper presents a PWM dc-ac converter regulation using a Single Input Fuzzy PI Controller (SIFPIC). The SIFPIC is derived from the signed distanced method, which is a simplification of a conventional fuzzy controller. The simplification results in a one-dimensional rule table, that allows its control surface to be approximated by a piecewise linear relationship. The controller multi-loop structure is comprised of an outer voltage and an inner current feedback loop. To verify the performance of the SIFPIC, a low power PWM dc-ac converter prototype is constructed and the proposed control algorithm is implemented. The experimental results show that the SIFPIC performance is comparable to a conventional Fuzzy PI controller, but with a much reduced computation time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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