Amirahmadi, Ahmadreza;Rafiei, Mohammadreza;Tehrani, Kambiz;Griva, Giovanni;Batarseh, Issa
Journal of Power Electronics
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v.15
no.1
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pp.160-176
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2015
This paper presents a method of designing optimal integer- and fractional-order proportional-integral-derivative (FOPID) controllers for a boost converter to gain a set of favorable characteristics at various operating points. A Pareto-based multi-objective optimization approach called strength Pareto evolutionary algorithm (SPEA) is used to obtain fast and low overshoot start-up and dynamic responses and switching stability. The optimization approach generates a set of optimal gains called Pareto set, which corresponds to a Pareto front. The Pareto front is a set of optimal results for objective functions. These results provide designers with a trade-off look-up table, in which they can easily choose any of the optimal gains based on design requirements. The SPEA also overcomes the difficulties of tuning the FOPID controller, which is an extension to the classic integer-order PID controllers and potentially promises better results. The proposed optimized FOPID controller provides an excellent start-up response and the desired dynamic response. This paper presents a detailed comparison of the optimum integer- and the fractional-order PID controllers. Extensive simulation and experimental results prove the superiority of the proposed design methodology to achieve a wide set of desired technical goals.
Chaoyong Zong;Maolin Shi;Qingye Li;Fuwen Liu;Weihao Zhou;Xueguan Song
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.11
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pp.4181-4194
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2022
Main steam safety valves are commonly used in nuclear power plants to provide final protections from overpressure events. Blowdown and dynamic stability are two critical characteristics of safety valves. However, due to the parameter sensitivity and multi-parameter features of safety valves, using traditional method to design and/or optimize them is generally difficult and/or inefficient. To overcome these problems, a surrogate model-based valve design optimization is carried out in this study, of particular interest are methods of valve surrogate modeling, valve parameters global sensitivity analysis and valve performance optimization. To construct the surrogate model, Design of Experiments (DoE) and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations of the safety valve were performed successively, thereby an ensemble surrogate model (E-AHF) was built for valve blowdown and stability predictions. With the developed E-AHF model, global sensitivity analysis (GSA) on the valve parameters was performed, thereby five primary parameters that affect valve performance were identified. Finally, the k-sigma method is used to conduct the robust optimization on the valve. After optimization, the valve remains stable, the minimum blowdown of the safety valve is reduced greatly from 13.30% to 2.70%, and the corresponding variance is reduced from 1.04 to 0.65 as well, confirming the feasibility and effectiveness of the optimization method proposed in this paper.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.05a
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pp.635-644
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2004
A method of identifying structural parameters such as stiffness and damping coefficients at interfacial points of vibro-acoustic systems is suggested using an optimization technique. To identify the parameters using a numerical optimization algorithm, cost functions are defined. The cost function should be zero at the correct parameter values. To minimize the cost functions using an optimization technique, a design sensitivity analysis procedure is developed in the framework of the multi-domain FRF-based substructuring method. As a numerical example, a ladder-like structure problem is introduced. With known parameter values and different initial guesses of the parameters, convergence characteristics to the exact value are compared f3r the three cost functions. Investigating the contours of the cost functions, we find the first cost function has the largest convergent region to the correct value. As another practical problem, stiffnesses of engine mounts and bushings in a passenger car are identified. The numerical examples show that the proposed method is efficient and accurate far realistic problems.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.14
no.6
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pp.536-545
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2004
A method of identifying structural parameters such as stiffness and damping coefficients at interfacial points of vibro-acoustic systems is suggested using an optimization technique. To identify the parameters using a numerical optimization algorithm, cost functions are defined. The cost function should be zero at the correct parameter values. To minimize the cost functions using an optimization technique, a design sensitivity analysis procedure is developed in the framework of the multi-domain FRF-based substructuring method. As a numerical example, a ladder-like structure problem is introduced. With known parameter values and different initial guesses of the parameters, convergence characteristics to the exact value are compared for the three cost functions. Investigating the contours of the cost functions, we find the first cost function has the largest convergent region to the correct value. As another practical problem, the stiffnesses of engine mounts and bushings in a passenger car are identified. The numerical examples show that the proposed method is efficient and accurate for realistic problems.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2003.05a
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pp.501-509
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2003
A method of identifying structural parameters such as stiffness and damping coefficients at interfacial points of vibro-acoustic systems is suggested using an optimization technique. To identify the parameters using a numerical optimization algorithm, cost functions are defined. The cost function should be zero at the correct parameter values. To minimize the cost functions using an optimization technique, a design sensitivity analysis procedure is developed in the framework of the multi-domain FRF-based substructuring method. As a numerical example, a ladder-like structure problem is introduced. With known parameter values and different initial guesses of the parameters, convergence characteristics to the exact value are compared for the three cost functions. Investigating the contours of the cost functions, we find the first cost function has the largest convergent region to the correct value. As another practical problem, stiffnesses of engine mounts and bushings in a passenger car are identified. The numerical examples show that the proposed method is efficient and accurate even when applied to realistic problems.
Park Chankyoung;Kim Youngguk;Kim Kiwhan;Bae Daesung
Proceedings of the KSR Conference
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2004.06a
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pp.589-594
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2004
In design of suspension system for KHST, it was applied the approximated optimization method using meta-models which called Response Surface Model and Neural Network Model for 29 design variables and 46 performance index. These models was coded using correlation between design variables and performance indices that is made by the 66 times iterative execution through the design of experimental table consisted orthogonal array L32 and D-Optimal design table. The results show that the optimization process is very efficient and simply applicable for complex mechanical system such as railway vehicle system. Also it was compared with the sensitivity of some design variables in order to know the characteristics of two models. This paper describes the general method for dynamic analysis and design process of railway vehicle system applied to KHST development, and proposed the efficient methods for vibration mode analysis process dealing with test data and the function based approximation method using meta-model applicable for a complex mechanical system. This method will be able to apply to the other railway vehicle system in oder to systematize and generalize the design process of railway vehicle dynamic system.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2011.04a
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pp.735-741
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2011
In the early phase of vehicle development, CAE is conducted as tool for vehicle performance assessment. To maintain acceptable road noise performance, solution for reduced vehicle sensitivity is required. Chassis interface dynamic stiffness characteristics are key component to isolating vibration and noise of road from the vehicle interior. This research provide how to set up the optimized dynamic characteristics under noise effect through DFSS study. CAE-based DOE is performed to build prediction math model, CMS process involves DOE to achieve very fast run times while giving results very comparable. Minimized $95^{th}$ percentile of performance distribution is applied to minimize vehicle sensitivity and road noise levels variation during the optimization process. Finally, the results of optimization were reviewed for performance and robustness.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.21
no.7
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pp.674-681
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2011
In the early phase of vehicle development, CAE is conducted as tool for vehicle performance assessment. To maintain acceptable road noise performance, solution for reduced vehicle sensitivity is required. Chassis interface dynamic stiffness characteristics are key component to isolating vibration and noise of road from the vehicle interior. This research provide how to set up the optimized dynamic characteristics under noise effect through DFSS study. CAE-based DOE is performed to build prediction math model, CMS process involves DOE to achieve very fast run times while giving results very comparable. Minimized 95th percentile of performance distribution is applied to minimize vehicle sensitivity and road noise levels variation during the optimization process. Finally, the results of optimization were reviewed for performance and robustness.
For efficient and accurate diagnosis of ultrasound images, appropriate time gain compensation(TGC) and dynamic range(DR) control of ultrasound echo signals are important. TGC is used for compensating the attenuation of ultrasound echo signals along the depth, and DR controls the image contrast. In recent ultrasound systems, these two factors are automatically set by a system and/or manually adjusted by an operator to obtain the desired image quality on the screen. In this paper, we propose an algorithm to find the optimized parameter values far TGC and DR automatically. In TGC optimization, we determine the degree of attenuation compensation along the depth by dividing an image into vertical strips and reliably estimating the attenuation characteristic of ultrasound signals. For DR optimization, we define a novel cost function by properly using the characteristics of ultrasound images. We obtain experimental results by applying the proposed algorithm to a real ultrasound(US) imaging system. The results verify that the proposed algorithm automatically sets values of TGC and DR in real-time such that the subjective quality of the enhanced ultrasound images may be sufficiently high for efficient and accurate diagnosis.
Recently, the intelligent service robot is applied for the purpose of guiding the building or providing information to the visitors of the public institution. The intelligent robot which is on development has a sensor to recognize its location at the bottom of it. Four wheels which are arranged in the form of a lozenge support the weight of the components and structures of the robot. The operating environment of this robot is restricted at the uneven place because the driving part and internal structure is designed in one united body. The impact from the ground is transferred to the internal equipments and structures of the robot. This continuous impact can cause the unusual state of the precise components and weaken the connection between each structural part. In this paper, a suspension system which can be applied to the intelligent robot is designed. The dynamic model of the robot is created, and the driving characteristics of the actual robot and the robot with suspension are compared. The road condition which the robot can operate is expanded by the application of the suspension system. Additionally, the suspension system is optimized to reduce the impact to the robot components.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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