This paper uses the switching function approach to present a simple state model of the Vienna-type rectifier. The approach introduces the relationship between the DC-link neutral point voltage and the AC side phase currents. A novel direct power control (DPC) strategy, which is based on the sliding mode control (SMC) for Vienna I rectifiers, is developed using the proposed power model in the stationary ${\alpha}-{\beta}$ reference frames. The SMC-based DPC methodology directly regulates instantaneous active and reactive powers without transforming to a synchronous rotating coordinate reference frame or a tracking phase angle of grid voltage. Moreover, the required rectifier control voltages are directly calculated by utilizing the non-linear SMC scheme. Theoretically, active and reactive power flows are controlled without ripple or cross coupling. Furthermore, the fixed-switching frequency is obtained by employing the simplified space vector modulation (SVM). SVM solves the complicated designing problem of the AC harmonic filter. The simplified SVM is based on the simplification of the space vector diagram of a three-level converter into that of a two-level converter. The dwelling time calculation and switching sequence selection are easily implemented like those in the conventional two-level rectifier. Replacing the current control loops with power control loops simplifies the system design and enhances the transient performance. The simulation models in MATLAB/Simulink and the digital signal processor-controlled 1.5 kW Vienna-type rectifier are used to verify the fast responses and robustness of the proposed control scheme.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2002.05a
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pp.21-25
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2002
Activated sludge processes are widely used in biological wastewater treatment processes. The main motivation of this research is to develop an intelligent control strategy for activated sludge process (ASP). ASP is a complex and nonlinear dynamic system because of the characteristic of wastewater, the change in influent rate, weather conditions, and so on. The mathematical model of ASP also includes uncertainties which are ignored or not considered by process engineer or controller designer. The ASP model based on Matlab/Simulink is designed in this paper. The performance of the model is tested by IWA (International Water Association) and COST (European Cooperation in the filed of Scientific and Technical Research) data that include steady-state results during 14 days. In this paper, fuzzy logic control approach is applied to control the DO (dissolved oxygen) concentration. The fuzzy logic controller that includes two inputs and one output can adjust air flowrate. Also, this paper introduces the remote monitoring and control system that is applied for the CSTR (Continuously Stirred Tank Reactor) wastewater treatment system. The CSTR plant has a local control and the remote monitoring system which is contained communication parts which consist of LAN (Local Area Network) network and CDMA (Code Division Multiple Access) wireless module. Remote control and monitoring systems are constructed in the laboratory.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.22
no.1
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pp.1-9
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2019
In electric agricultural machine the gearbox is used to increase torque and lower the output speed of the motor shaft. The gearbox consists of several shafts, helical gears and spur gears works in series. Optimization plays an important role in gear design as reducing the weight or volume of a gear set will increase its service life and improve the bearing capacity. In this paper the basic design parameters for gear like shaft diameter and face width are considered as the input variables. The bending stress and material volume is considered as the objective function. ANSYS was used to investigate the bending stress when the variable was changed. Artificial Neural Network (ANN) was used to obtain the mathematical model of the system based on the bending stress behaviour. The ANN was used since the output system is nonlinear. The Genetic Algorithm (GA) technique of optimization is used to obtain the optimized values of shaft diameter and face width on the pinion based on the ANN mathematical model and the results are compared as that obtained using the traditional method. The ANN and GA were performed using MATLAB. The simulation results were shown that the proposed algorithm was successfully calculated the value of shaft diameter and face width to obtain the minimal bending stress and material volume of the gearbox.
To study the evaluation standard and control limit of mortar filling layer void length, in this paper, the train sub-model was developed by MATLAB and the track-bridge sub-model considering the mortar filling layer void was established by ANSYS. The two sub-models were assembled into a train-track-bridge coupling dynamic model through the wheel-rail contact relationship, and the validity was corroborated by the coupling dynamic model with the literature model. Considering the randomness of fastening stiffness, mortar elastic modulus, length of mortar filling layer void, and pier settlement, the test points were designed by the Box-Behnken method based on Design-Expert software. The coupled dynamic model was calculated, and the support vector regression (SVR) nonlinear mapping model of the wheel-rail system was established. The learning, prediction, and verification were carried out. Finally, the reliable probability of the amplification coefficient distribution of the response index of the train and structure in different ranges was obtained based on the SVR nonlinear mapping model and Latin hypercube sampling method. The limit of the length of the mortar filling layer void was, thus, obtained. The results show that the SVR nonlinear mapping model developed in this paper has a high fitting accuracy of 0.993, and the computational efficiency is significantly improved by 99.86%. It can be used to calculate the dynamic response of the wheel-rail system. The length of the mortar filling layer void significantly affects the wheel-rail vertical force, wheel weight load reduction ratio, rail vertical displacement, and track plate vertical displacement. The dynamic response of the track structure has a more significant effect on the limit value of the length of the mortar filling layer void than the dynamic response of the vehicle, and the rail vertical displacement is the most obvious. At 250 km/h - 350 km/h train running speed, the limit values of grade I, II, and III of the lengths of the mortar filling layer void are 3.932 m, 4.337 m, and 4.766 m, respectively. The results can provide some reference for the long-term service performance reliability of the ballastless track-bridge system of HRS.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.22
no.10
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pp.1905-1919
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2000
The main motivation of this research is to develop an intelligent control strategy for Activated Sludge Process (ASP). ASP is a complex and nonlinear dynamic system because of the characteristic of wastewater, the change in influent flow rate, weather conditions, and etc. The mathematical model of ASP also includes uncertainties which are ignored or not considered by process engineer or controller designer. The ASP is generally controlled by a PID controller that consists of fixed proportional, integral, and derivative gain values. The PID gains are adjusted by the expert who has much experience in the ASP. The ASP model based on $Matlab^{(R)}5.3/Simulink^{(R)}3.0$ is developed in this paper. The performance of the model is tested by IWA(International Water Association) and COST(European Cooperation in the field of Scientific and Technical Research) data that include steady-state results during 14 days. The advantage of the developed model is that the user can easily modify or change the controller by the help of the graphical user interface. The ASP model as a typical nonlinear system can be used to simulate and test the proposed controller for an educational purpose. Various control methods are applied to the ASP model and the control results are compared to apply the proposed intelligent control strategy to a real ASP. Three control methods are designed and tested: conventional PID controller, fuzzy logic control approach to modify setpoints, and fuzzy-PID control method. The proposed setpoints changer based on the fuzzy logic shows a better performance and robustness under disturbances. The objective function can be defined and included in the proposed control strategy to improve the effluent water quality and to reduce the operating cost in a real ASP.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.13
no.3
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pp.1-9
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2005
In this paper, an operation algorithm and a performance simulator are developed for a 42-volt ISG vehiclewhich consists of 5 kW ISG, 2500cc IC engine, torque converter and 4 speed automatic transmission. Modularapproach using MATLAB Simulink is used to construct a dynamic model of the vehicle powertrain which is obtainedfrom each component such as engine, battery, ISG, torque converter, etc.. An operation strategy for a 42-volt ISG vehicle including the function such as engine idle stop and regenerative braking is proposed. Performance simulator is developed based on the dynamic models of the powertrain. It is found from the simulation results that fuel economy can be improved as much as 6 percent for FTP75 driving cycle mostly owing to the engine idle stop.
Kim, Chang-Hyun;Lee, Jong-Min;Kim, Bong-Seup;Han, Hyung-Suk
Proceedings of the KSR Conference
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2011.10a
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pp.3079-3085
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2011
Through Korean Urban Maglev Program started in 2006, an urban maglev train was developed and the demonstration line is under construction as of now in 2011. The target speed of the developed maglev train is 110km/h, and the core technologies for super speed maglev trains over 500km/h are being studied. The propulsion and levitation systems of the super speed maglev train under consideration consist of linear synchronous motors (LSM) and levitation electromagnets which also act as a mover of LSM. In addition, guidance electromagnets are used to ensure stable running on curved tracks during super speed operation. The levitation and guidance control is focused on in this paper. For experimental purpose, a small maglev train is being manufactured, and its levitation and guidance controller is studied. The main task of the controller is to maintain the gap between the corresponding electromagnet and the guideway constantly. In general, measurements of the gap, acceleration and current and so on are utilized, and the gap control is implemented independently for each electromagnet. In this paper, the levitation and guidance system is modelled considering mechanical interactions, and the levitation and guidance controller is proposed based on this model. The developed controller is verified by various simulations using MATLAB/Simulink.
The combination of voltage feedforward and feedback control is a conventional approach for correcting the power factor in single-phase ac-dc boost converters. The feedback duty ratio increases significantly with an increase of the line frequency and input inductance. Therefore, the performance of the conventional approach is highly dependent on the bandwidth of the feedback controller. As a result, the input power quality can be significantly exacerbated due to uncompensated duty ratios if the feedback controller is limited. This paper proposes an input impedance and current feedforward control method to reduce the control portion of the feedback controller. The findings in this paper are 1) the theoretical derivation and analysis of variations of line frequency and input inductance on a power factor correction approach, 2) guaranteed consistent performance in a wide range of conditions, and 3) that a low switching frequency can be utilized by the proposed method. A MATLAB/Simulink model and a 1.2kW dual boost converter are built to demonstrate the effectiveness of the proposed method.
In this paper, the Optimal Harmonic Stepped Waveform (OHSW) method is proposed in order to eliminate the selective harmonic orders available at the output of cascaded multilevel inverter (CMLI) fed by solar photovoltaic (SPV). This technique is used to solve the harmonic elimination equations based on stepped waveform analysis in order to obtain the optimal switching angles which in turn reduce the Total Harmonic Distortion (THD). The OHSW method considers the output voltage waveform as four equal symmetries in each half cycle. In the proposed method, a solar fed fifteen level cascaded multilevel is considered where the magnitude of six numbers of harmonic orders is reduced. A programmable pulse generator is developed to carry the switching angles directly to the semiconductor switches obtained as a result of OHSW analysis. Simulations are carried out in MATLAB/Simulink in which a separate model is developed for solar photovoltaic which serves as the input for cascaded multilevel inverter. A 3kWp solar plant with multilevel inverter system is implemented in hardware to show the effectiveness of the proposed system. Based on the observation the OHSW method provides the reduced THD thereby improving power quality in renewable energy applications.
In recent years, many countries have added railway noise to the issues covered by noise regulations. It is known that the rail is the dominant source of rolling noise at frequency range of 500Hz-2000Hz for the conventional speeds (<160km/h). One of the effective ways to reduce noise from railway track is using a rail vibration absorber. To study the acoustic performance of rail absorber, the decay rates of vibration have long been used by researcher. In this paper, A FE model of a periodic supported rail with infinite element in ABAQUS is developed to study the acoustic performance of the rail absorber. To compute the decay rates, acceleration responses along the rail transferred to MATLAB to obtain response levels in frequency domain and then by processing the response levels, the decay rates obtained for each1/3octav band. Continous rail absorber is represented by a steel layer and an elastomer layer. The decay rates for conventional rail and rail with one-side absorber and also, the rail with two side absorber are obtained and compared. Then, to improve the system of rail absorber, a steel plate with elastomer layer is added to bottom of the rail foot. The vertical decay rate results show that the decay rate of rail vibration along the track is significantly increased around the tuned frequency of the absorber and thus the rail vibration energy is substantially reduced in the corresponding frequency region and also effective in rail noise reduction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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