This paper presents a CMOS interface circuit for vibration energy harvesting with MPPT (Maximum Power Point Tracking). In the proposed system a PMU (Power Management Unit) is employed at the output of a DC-DC boost converter to provide a regulated output with low-cost and simple architecture. In addition an MPPT controller using FOC (Fractional Open Circuit) technique is designed to harvest maximum power from vibration devices and increase efficiency of overall system. The AC signal from vibration devices is converted into a DC signal by an AC-DC converter, and then boosted through the DC-DC boost converter. The boosted signal is converted into a duty-cycled and regulated signal and delivered to loads by the PMU. A full-wave rectifier using active diodes is used as the AC-DC converter for high efficiency, and a DC-DC boost converter architecture using a schottky diode is employed for a simple control circuitry. The proposed circuit has been designed in a 0.35um CMOS process, and the designed chip occupies $915{\mu}m{\times}895{\mu}m$. Simulation results shows that the maximum power efficiency of the entire system is 83.4%.
To improve the seismic performance of suspended ceiling structures, various vibration-damping devices have been developed. However, the devices made of metals have a limit in that they cause large deformation and seriously damages the exterior of the suspended ceiling structure from the wall. As a results, their strengthening effect of the suspended ceiling structure was minimal. Thus, this study employed a spring and vibration-proof rubber effectively controlled vibrations without increasing horizontal seismic loads on the ceiling to enhance the seismic resistance of suspended ceiling structures. The objective of the study is to examine the dynamic properties of a seismic damping-isolation unit (SDI) with various details developed. The developed SDI was composed of a spring, embossed rubbers, and prestressed bolts, which were the main factors enhancing the damping effect. The shaking table tests were performed on eight SDI specimens produced with the number of layers of embossed rubber (ns), presence or absence of a spring, prestressed force magnitude introduced in bolts (fps), and mass weight (Wm) as the main parameters. To identify the enhancement effect of the SDI, the dynamic properties of the control specimen with a conventional hanger bolt were compared to those of the SDI specimens. The SDI specimens were effective in reducing the maximum acceleration (Ac max), acceleration amplification factor (αp), relative displacement (δR), and increasing the damping ratio (ξ) when compared to the control specimen. The Ac max, αp, and δR of the SDI specimens with two rubbers, spring, and fps of 0.1fby, where fby is the yielding strength of the screw bolt were 57.8%, 58.0%, and 61.9% lower than those of the conventional hanger bolt specimens, respectively, resulting in the highest ξ (=0.127). In addition, the αp of the SDI specimens was 50.8% lower than those specified in ASCE 7 and FEMA 356. Consequently, to accurately estimate the αp of the SDI specimens, a simple model was proposed based on the functions of fps, stiffness constant of the spring (K), Wm, and ns.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.18
no.4
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pp.367-375
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2013
The mechanical vibration of a PM synchronous motor at low speeds due to the back emf harmonics may be serious problems in some application such as MDPS(Motor driven power steering), electric vehicles. In this paper, torque ripple reduction for an interior PM synchronous motor including back emf harmonics is proposed. The dq flux linkage harmonics of the permanent magnet are estimated on real time by using the dq currents of the real system and the model of the MRAS observer. Based on the estimated flux linkage harmonics, the dq harmonic currents for reducing the torque ripples are compensated on the dq reference currents. The estimation of the flux linkage harmonics by the MRAS observer and the torque ripple reduction of the proposed algorithm was verified by the simulation and experiment.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.7
no.1
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pp.1205-1210
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2001
This paper describes a methodology using neural network to compensate the nonlinear error of deriving speed for electric differential system included in electric vehicle. An electric differential system which drives each of the left and right wheels of the electric vehicle independently. The electric vehicle driven by induction motor has the nonlinear speed error which depends on a steering angle and speed command. When a vehicle drives along a curved road lane, the speed unblance of inner and outer wheels makes vehicles vibration and speed reduction. To compensate for the speed error, we collected the speed data of the inner wheel and outer wheel in various speed and the steering angle data by using an manufactured electric vehicle and the real system. According to the analysis of the acquisited data, we designed the differential speed control system based on a speed error compensator using neural network.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.2
no.2
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pp.96-101
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1996
In this paper, a simulator is designed along with S/W package for crane controllers. Due to trolley's acceleration or deceleration, cranes inherently cause swing motion of the objects in transporting heavy objects. This swing not only deteriorates the crane handling safety but also increases the processing time. To overcome these drawbacks, the fuzzy rule-based simulator is developed with inhibitory swing at final action. The computer simulation shows that the swing at initial and final positions is removed fast with small position error. The proposed simulator can be used for handling object stabley and the study of effectiveness in unmanned operation of cranes.
Domizio, Martin;Ambrosini, Daniel;Curadelli, Oscar
Smart Structures and Systems
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v.16
no.4
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pp.725-742
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2015
Tuned mass dampers (TMD) are devices employed in vibration control since the beginning of the twentieth century. However, their implementation for controlling the seismic response in civil structures is more recent. While the efficiency of TMD on structures under far-field earthquakes has been demonstrated, the convenience of its employment against near-fault earthquakes is still under discussion. In this context, the study of this type of device is raised, not as an alternative to the seismic isolation, which is clearly a better choice for new buildings, but rather as an improvement in the structural safety of existing buildings. Seismic records with an impulsive character have been registered in the vicinity of faults that cause seismic events. In this paper, the ability of TMD to control the response of structures that experience inelastic deformations and eventually reach collapse subject to the action of such earthquakes is studied. The results of a series of nonlinear dynamic analyses are presented. These analyses are performed on a numerical model of a structure under the action of near-fault earthquakes. The structure analyzed in this study is a steel frame which behaves as a single degree of freedom (SDOF) system. TMD with different mass values are added on the numerical model of the structure, and the TMD performance is evaluated by comparing the response of the structure with and without the control device.
For a vehicle Anti-lock Braking System (ABS), the control target is to maintain friction coefficients within maximum range to ensure minimum stopping distance and vehicle stability. But in order to achieve a directionally stable maneuver, tire side forces must be considered along with the braking friction. Focusing on combined braking and turning operation conditions, this paper presents a new control scheme for an ABS controller design, which calculates optimal target wheel slip ratio on-line based on vehicle dynamic states and prevailing road condition. A fuzzy logic approach is applied to maintain the optimal target slip ratio so that the best compromise between braking deceleration, stopping distance and direction stability performances can be obtained for the vehicle. The scheme is implemented using an 8-DOF nonlinear vehicle model and simulation tests were carried out in different conditions. The simulation results show that the proposed scheme is robust and effective. Compared with a fixed-slip ratio scheme, the stopping distance can be decreased with satisfactory directional control performance meanwhile.
To investigate the working characteristics of the workers by place of duty, a study was carried out among 591 male workers aged 20-55 employed in an automobile industry in Korea. Workers participated to this study were divided into low back pain(LBP) and control group, according to the self-reports by written questionnaires. Work factors and complaint rates of low back pain were compared to the work places. The results were as follows ; 1) The complaint rates of low back pain were 49.2%(292 men) as a whole, 58.6%(34 men) in Production Control Department I, 50.2%(120 men) in Stamping Tool Department, 46.9%(138 men) in Bus Department. 2) Lifting and earring work of individual workers were directly associated with low back pain. Frequency of lifting and carring work is higher in the Final Body Section(Production Dept. I) and Body I Section(Bus Dept.). 3) LBP group were more frequently involved in working in awkward position(Quality Control Section of Stamping Tool Dept.), bending(Body I Section of Bus Dept.) and twisting posture(Sash Section and Body I Section of Bus Dept.). 4 )Workers exposed to vibration during working shows the higher complaint rate of low back pain.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.11
no.6
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pp.923-934
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1987
A flexible one-link robotic manipulator is modelled as a rotating cantilever beam with a hub and tip mass. An active control law is developed with consideration of the distributed flexibility of the arm. Equation of motion is derived by Hamilton's principle and, for modal control, represented as state variable form using Galerkin's mode summation method. Feedback coefficients are chosen to minimize the linear quadratic performance index(PI). To reconstruct the complete state vector from the measurements, an observer is proposed. In order to suppress vibration of the manipulator arm to desirable extent and to obtain accuracy of the positioning, weighting factor of input in PI is adjusted. Spillover effect due to the controller which controls several important modes is examined. Experiment is also performed to validate the theoretical analysis.
This paper presents the active maximum power point tracking(MPPT) control of the photovoltaic(PV) module integrated converter(MIC) system considering the shadow influence. Conventional perturbation and observation(PO) and incremental conductance(IC) are the method finding MPP by the continued self-excitation vibration. The MPPT control is unable to be performed by rapid output change affected by the shadow. To solve this problem, the active MPPT in which the step value changes by output change is presented. In case there are the solar radiation, a temperature and shadow influence, the presented algorithm treats and compares the conventional control algorithm and output error. In addition, the validity of the algorithm is proved through the output error response characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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