Measuring displacement response for civil structures is very important for assessing their performance, safety and integrity. Recently, video-based techniques that utilize low-cost high-resolution digital cameras have been developed for such an application. These techniques however have relatively low sampling frequency and the results are usually contaminated with noises. In this study, an integrated visual-inertial measurement method that combines a monocular videogrammetric displacement measurement technique and a collocated accelerometer is proposed for displacement and velocity measurement of civil engineering structures. The monocular videogrammetric technique extracts three-dimensional translation and rotation of a planar target from an image sequence recorded by one camera. The obtained displacement is then fused with acceleration measured from a collocated accelerometer using a multi-rate Kalman filter with smoothing technique. This data fusion not only can improve the accuracy and the frequency bandwidth of displacement measurement but also provide estimate for velocity. The proposed measurement technique is illustrated by a shake table test and a pedestrian bridge test. Results show that the fusion of displacement and acceleration can mitigate their respective limitations and produce more accurate displacement and velocity responses with a broader frequency bandwidth.
Recently, researchers in the field of structural health monitoring (SHM) have been rigorously striving to replace the conventional NDE techniques with the smart material based SHM techniques, employing smart materials such as piezoelectric materials. For instance, the electromechanical impedance (EMI) technique employing piezo-impedance (lead zirconate titanate, PZT) transducer is known for its sensitivity in detecting local damage. For practical applications, various external factors such as fluctuations of temperature and loading, affecting the effectiveness of the EMI technique ought to be understood and compensated. This paper aims at investigating the damage monitoring capability of EMI technique in the presence of axial stress with fixed boundary condition. A compensation technique using effective frequency shift (EFS) by cross-correlation analysis was incorporated to compensate the effect of loading and boundary stiffening. Experimental tests were conducted by inducing damages on lab-sized aluminium beams in the presence of tensile and compressive forces. Two types of damages, crack propagation and bolts loosening were simulated. With EFS for compensation, both cross-correlation coefficient (CC) index and reduction in peak frequency were found to be efficient in characterizing damages in the presence of varying axial loading.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.21
no.2
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pp.211-216
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2018
This paper presents a numerical optimization technique and switching phase control technique aiming at improvement of efficiency of the low voltage BLDC motor. The optimization technique is performed using the generalized sensitivity technique, response surface method(RSM) and sampling minimization technique. In order to minimize current consumption of the BLDC motor, the switching method of the driving device is optimized using RSM with finite element analysis. The ratings of BLDC motor are 50 W, 24 V, 1200 rpm. As optimizing results, the input current is reduced from 2.78 to 2.51 [A] when the switching phase is shifted by -2.65 [DEG_ELC] at the rated driving speed of 1200 [rpm]. It is confirmed that the proposed method reduces the consuming current of the low voltage BLDC motor through switching phase control method using the numerical optimization method.
Aghdam, M. Ghasem Hosseini;Fathi, S. Hamid;Gharehpetian, Gevorg B.
Journal of Power Electronics
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v.8
no.2
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pp.171-180
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2008
One of the major problems in electric power quality is the harmonic contents. There are several methods of indicating the quantity of harmonic contents. The most widely used measure is the total harmonic distortion (THD). Various switching techniques have been used in static converters to reduce the output harmonic content. This paper presents and compares the two harmonic optimization techniques, known as optimal minimization of the total harmonic distortion (OMTHD) technique and optimized harmonic stepped-waveform (OHSW) technique used in multi-level inverters with unequal dc sources. Both techniques are very effective and efficient for improving the quality of the inverter output voltage. First, we describe briefly the cascaded H-bridge multi-level inverter structure. Then, we present the switching algorithm for the inverter based on OHSW and OMTHD techniques. Finally, the results obtained for the two techniques are analyzed and compared. The results verify the effectiveness of the both techniques in multi-level voltage-source inverter with non-equal dc sources, clarifying the advantages of each technique.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.27
no.3
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pp.192-199
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2022
In DC distribution systems, a TAB converter employing multiple transformers is one of the most widely used topologies due to its high power density, modularizability, and cost-effectiveness. However, the conventional control technique for a grid-connected mode in the TAB converter cannot maintain its reliability for an islanding mode under a blackout situation. In this paper, the islanding mode control technique is proposed to solve this issue. To verify the relative stability and dynamic characteristics of the control technique, small-signal models of both the grid connected and the islanding mode are derived. Based on the small-signal models, PI controllers are designed to provide suitable power control. The proposed control technique, the accuracy of small-signal models, and the performance of the controllers are verified by simulations and experiments with a 1-kW prototype TAB converter.
Do-Young Kim;Chang-Hoon Sim;Jae-Sang Park;Joon-Tae Yoo;Young-Ha Yoon;Keejoo Lee
Structural Engineering and Mechanics
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v.87
no.5
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pp.419-429
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2023
This study conducts numerical analyses of a thin-walled composite cylinder under axial compression and internal pressure of 10 kPa. Numerical vibration correlation technique and nonlinear postbuckling analyses are conducted using the nonlinear finite element analysis program, ABAQUS. The single perturbation load approach and measured imperfection data are used to represent the geometric initial imperfection of thin-walled composite cylinder. The buckling knockdown factors are derived using present initial imperfection and analysis methods under axial compression without and with the internal pressure. Furthermore, the buckling knockdown factors are compared with the buckling test and computation time are calculated. In this study, derived buckling knockdown factors in present study have difference within 10% as compared with the buckling test. It is shown that nonlinear postbuckling analysis can derive relatively accurate buckling knockdown factor of present thin-walled cylinders, however, numerical vibration correlation technique derives reasonable buckling knockdown factors compared with buckling test. Therefore, this study shows that numerical vibration correlation technique can also be considered as an effective numerical method with 21~91% reduced computation time than nonlinear postbuckling analysis for the derivation of buckling knockdown factors of present composite cylinders.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.21
no.4
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pp.408-416
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2010
A study on the calibration of an X-band HPS(Hongik Polarimetric Scatterometer) system for ground-based operation is presented in this paper. In order to calibrate the scatterometer system, the degree of its distortions are analyzed by comparison between theoretical- and measured-values using the theoretically well-known calibration targets such as a metal sphere, a trihedral corner reflector(CR) and a metal cylinder. The calibration works in the field conditions depend on the precise and stable measurements of those calibration target. we present a measurement technique, so-called, an automatic 2-D target-scanning technique, using the incidence-angle(${\xi}-$ and ${\phi}-$ directions) control of HPS system. Then, we used STCT(Single-Target Calibration Technique) and GCT(General Calibration Technique) to calibrate a distortion of the scatterometer system, and measured the polarimetric RCS(Radar Cross Section) and phase-difference of a trihedral-CR as a test-target to verify the accuracy of the calibration technique. Then, three different types(i.e., 10, 20, 30 cm) of trihedral-CR were used. we obtained the error ranges about ${\pm}1.0$dB, ${\pm}0.5$ dB in a polarimetric RCS and about $-20^{\circ}{\sim}0^{\circ}$ and ${\pm}5^{\circ}$ in the co-polarized phase-difference by using the GCT and STCT, respectively.
The application of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) in steel structures primarily includes two categories, i.e., the bond-critical application and the contact-critical application. Debonding failure and buckling failure are the main failure modes for these two applications. Conventional electrometric techniques may not provide precise results because of the limitations associated with single-point contact measurements. A nondestructive full-field measurement technique is a valuable alternative to conventional methods. In this study, the digital image correlation (DIC) technique was adopted to investigate the bond behavior and buckling behavior of CFRP-steel composite members. The CFRP-to-steel bonded joint and the CFRP-strengthened square hollow section (SHS) steel column were tested to verify the suitability of the DIC technique. The stereo-DIC technique was utilized to measure continuous deformation. The bond-slip relationship of the CFRP-to-steel interface was derived using the DIC data. Additionally, a multi-camera DIC system consisting of four stereo-DIC subsystems was proposed and applied to the compressive test of CFRP-strengthened SHS steel column. The precise buckling location and CFRP delamination of the CFRP-strengthened SHS steel column were identified. The experimental results confirm that the stereo-DIC technique can provide effective measurements for investigating the behaviors of CFRP-steel composite members.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.60
no.4
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pp.266-277
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2023
In this study, fundamental research is conducted for the generation technique and analysis of multi-directional irregular waves in the Deep Ocean Engineering Basin (DOEB). A three-dimensional boundary element method-based numerical tank is implemented to perform wave generation simulations, and directional spectrum estimation is carried out using the results of simulations. The wave generation technique of the Snake type wave maker, generating multi-directional irregular waves, is implemented using the Fast Fourier Transform (FFT) and Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) algorithms. The wave generation technique is validated by comparing the wave spectrum from simulations and experiments. A Maximum Likelihood Method (MLM) based estimation code is developed for estimating the directional wave spectra. The multi-directional irregular waves are tested in the DOEB and the numerical tank, and directional wave spectra obtained from two methodologies are estimated and compared. A correction procedure for the directional distribution of multi-directional waves is established, and the possibility of correcting the directional spreading function using the numerical tank is validated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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