This paper proposes an optimal algorithm for generating a train speed profile giving optimal energy efficiency based on GA (Genetic Algorithm) and shows its effectiveness with simulations. After simplifying the train operation mode to a maximum traction, a coasting and a maximum breaking, adjusting the coasting point to minimize the train consuming energy is the basic scheme. Satisfying the two constraints, running distance and running time between two stations, a coasting point is determined by GA with a fitness function consisting of a target running time. Simulation results have shown that multiple coasting points could exist satisfying both of the two constraints. After figuring out consumed energies according to the multiple coasting points, an optimal train speed profile with a coasting point giving the smallest consumed energy has been selected. Simulation blocks for the train performance simulation and GA have been designed with the Simulink.
Masoum M. Gharagoz;Seungho Chun;Mohamed Noureldin;Jinkoo Kim
Steel and Composite Structures
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v.51
no.2
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pp.173-183
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2024
This study investigates a new seismic retrofit system that utilizes rotational friction dampers and axial springs. The retrofit system involves a steel frame with rotational friction dampers (RFD) at beam-column joints and linear springs at the corners, providing energy dissipation and self-centering capabilities to existing structures. The axial spring acts as a self-centering mechanism that eliminates residual deformations, while the friction damper mitigates seismic damage. To evaluate the seismic performance of the proposed retrofit system, a series of cyclic loading tests were carried out on a steel beam-column subassembly equipped with the proposed devices. An analytical model was then developed to validate the experimental results. A performance point ratio (PPR) was presented to optimize the design parameters of the retrofit system, and a performance-based seismic design strategy was developed based on the PPR. The retrofit system's effectiveness and the presented performance-based design approach were evaluated through case study models, and the analysis results demonstrated that the developed retrofit system and the performance-based design procedure were effective in retrofitting structures for multi-level design objectives.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.16
no.3
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pp.493-502
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2021
A Vegetative Propagation by Runner(VPR) Algorithm-based on MPPT Algorithm that can track MPP by adapting to external environmental changes is presented. VPR is an optimization algorithm that mimics the plant ecology of movement and reproduction based on vegetation organs. The VPR algorithm includes a procedure for aging and a procedure for searching the surroundings by rhizomes. Accordingly, it is possible to continuously search around the optimal point. Therefore, the VPR-based MPPT algorithm can continuously search for an optimal point by adapting the changes in the external environment in the process of executing the MPPT algorithm. In this paper, we analyzed the performance of the VPR-based MPPT algorithm by a number of simulations. In addition, the superiority of performance was compared by performance comparison in the same environment as MPPT algorithm based on PSO.
BUI, TUANANH;KIM, YOUNG SANG;LEE, DONG KEUN;AHN, KOOK YOUNG
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.32
no.5
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pp.324-330
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2021
In recent years, polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) based cogeneration system has received more and more attention from energy researchers because beside electricity, the system also meets the residential thermal demand. However, the low-quality heat exited from PEMFC should be increased temperature before direct use or storage. This study proposes a method to utilize the heat exhausted from a 10 kW PEMFC by coupling a heat pump. Two different configuration using heat pump and a reference layout with heater are analyzed in term of thermal and total efficiency. The system coefficient of performance (COP) increases from 0.87 in layout with heaters to 1.26 and 1.29 in configuration with heat pump and cascade heat pump, respectively. Lastly, based on system performance result, another study in economics point of view is proposed.
Performance of photovoltaic (PV) generator systems relies on its operating conditions. Maximum power extracted from PV generators depends strongly on solar irradiation, load impedance, and ambient temperature. A most maximum power point tracking (MPPT) algorithm is based on a perturb and observe method and an incremental conductance method. It is well known the latter is better in terms of dynamics and tracking characteristics under condition of rapidly changing solar irradiation. However, in case of digital implementation, the latter has some error for determining a maximum power point. This paper presents a PID based MPPT algorithm for such PV systems. We use neural network technique for determining PID parameters by online learning approach. And we construct a boost converter to regulate the output voltage from PV generator system. Computer simulation is carried out to evaluate the proposed MPPT method and we accomplish comparative study with a perturb and observe based MPPT method to prove its superiority.
Renewable energy is promoted massively to overcome problems that fossil fuel power plants generate. One popular renewable energy type that offers easy installation is a photovoltaic (PV) system. However, the energy harvested through a PV system is not optimal because influenced by exposure to solar irradiance in the PV module, which is constantly changing caused by weather. The maximum power point tracking (MPPT) technique was developed to maximize the energy potential harvested from the PV system. This paper presents the MPPT technique, which is operated on a new high-gain voltage DC/DC converter that has never been tested before for the MPPT technique in PV systems. Fuzzy logic (FL) was used to operate the MPPT technique on the converter. Conventional and adaptive perturb and observe (P&O) techniques based on variables step size were also used to operate the MPPT. The performance generated by the FL algorithm outperformed conventional and variable step-size P&O. It is evident that the oscillation caused by the FL algorithm is more petite than variables step-size and conventional P&O. Furthermore, FL's tracking speed algorithm for tracking MPP is twice as fast as conventional P&O.
Although many certification works have been carried out since Green Building Certification was enforced in 2002, analyses of the effects and efforts to improve this system are still poor. In the certification system, the energy performance was usually assessed by Energy Performance Index(EPI) of the Energy Saving Design Standards for Buildings. However, due to the inadequacy of analyses on current situation of the Index, there are difficulties to reform it. In this research of green-certified apartments, the author examined correlations between energy performance indexes and aimed to improve the Index by analyzing the scores based on point distribution of respective fields. The average EPI score of green-certified apartments was 74.68, and there was wide variations in min 63.4 and max 90. Furthermore, the average score of energy consumption, which was allotted the most points, was 7.04 out of 12. Therefore, betterments in the Index such as reinforcement in grade ranges and adjustment of the calculation method are necessary.
This paper proposes an energy management strategy and adaptive control for superconducting magnetic energy storage (SMES) in a distribution power system with a grid-connected photovoltaic (PV) farm. Application of the SMES system can decrease the output power fluctuations of PV system effectively. Also, it can control the real and reactive powers corresponding to the scheduled reference values with adequate converter capacity, which are required at a steady-state operating point. Therefore, the adaptive control strategy for SMES plays a key role in improving the system stability when the PV generation causes uncertain variations due to weather conditions. The performance of proposed energy management strategy and control method for the SMES is then evaluated with several case studies based on the PSCAD/EMTDC$^{(R)}$ simulation.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.4
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pp.1076-1089
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2012
Home automation networks are good environments for merging sensor networks and consumer electronics technologies. It is very important to reduce the energy consumption of each sensor node because sensor nodes operate with limited power based on a battery that cannot be easily replaced. One of the primary mechanisms for achieving low energy operation in energy-constrained wireless sensor networks is the duty-cycle operation, but this operation has several problems. For example, unnecessary energy consumption occurs during synchronization between transmission schedules and sleep schedules. In addition, a low duty-cycle usually causes more performance degradation, if the network becomes congested. Therefore, an appropriate control scheme is required to solve these problems. In this paper, we propose UDC (Unsynchronized Duty-cycle Control), which prevents energy waste caused by unnecessary preamble transmission and avoids congestion using duty-cycle adjustment. In addition, the scheme adjusts the starting point of the duty-cycle in order to reduce sleep delay. Our simulation results show that UDC improves the reliability and energy efficiency while reducing the end-to-end delay of the unsynchronized duty-cycled MAC (Media Access Control) protocol in sensor-based home automation networks.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.4
no.6
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pp.1116-1132
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2010
In this paper, a new forward error correction (FEC) protocol is proposed for point-to-multipoint satellite links. Link-layer error control protocols in point-to-multipoint satellite links impose several problems such as unreliability and receiver-heterogeneity. To resolve the problem of heterogeneous error rates at different receivers, the proposed scheme exploits multiple multicast channels to which each receiver tunes. The more channels a receiver tunes to, the more powerful error correcting capability it achieves. Based on its own channel condition, each receiver tunes to as many channels as it needs, which prevents from receiving unwanted parities. Furthermore, each receiver saves the decoding time, processing overhead, and processing energy. Performance evaluation shows that the proposed scheme guarantees the target PER while saving energy. The proposed technique is highly adaptive to the channel variation with respect to the throughput efficiency, and provides scalable PER and throughput efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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