Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.30
no.3
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pp.130-142
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2018
We use heat pumps with thermal storage system to reduce peak usage of electric power during winters and summers. A heat pump stores thermal energy in a thermal storage tank during the night, to meet load requirements during the day. This system stabilizes the supply and demand of electric power; moreover by utilizing the inexpensive midnight electric power, thus making it cost effective. In this study, we propose a system wherein the thermal storage tank and heat pump are modeled using the TRNSYS, whereas the control simulations are performed by (i) conventional control methods (i.e., thermal storage priority method and heat pump priority method); (ii) region control method, which operates at the optimal part load ratio of the heat pump; (iii) load response control method, which minimizes operating cost responding to load; and (iv) dynamic programming method, which runs the system by following the minimum cost path. We observed that the electricity cost using the region control method, load response control approach, and dynamic programing method was lower compared to using conventional control techniques. According to the annual simulation results, the electricity cost utilizing the load response control method is 43% and 4.4% lower than those obtained by the conventional techniques. We can note that the result related to the power cost was similar to that obtained by the dynamic programming method based on the load prediction. We can, therefore, conclude that the load response control method turned out to be more advantageous when compared to the conventional techniques regarding power consumption and electricity costs.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.36
no.3
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pp.257-265
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2000
Brushless DC(BLDC) motors are widely used as AC servo motors in factory automation fields because of their quick instantaneous mobility, good energy saving efficiency and easiness of design for control system comparing with induction motors. Recently, a Two-Degree-of-Freedom(2DOF) PI control law has been adopted to some application parts to accomplish an advanced speed control of BLDC motors. The method can treat the two conflicting performances, minimum tracking errors versus reference inputs without large overshoot and rejection of some disturbances including modeling errors, independently. However, the method can not design the optimal system which is able to minimize tracking errors and energy consumption simultaneously. In this paper, a 2DOF integral type optimal servo control method is investigated to promote the speed control performances of BLDC motors considering energy consumption. In order to applicate the method to the speed servo system of the BLDC motor, the motor is modeled in the state space using the vector control and decoupling technique. To verify the validity of the suggested method, some simulations and experiments are performed.
Wahid, Fazli;Ismail, Lokman Hakim;Ghazali, Rozaida;Aamir, Muhammad
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.12
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pp.5904-5927
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2019
Many artificial intelligence (AI) techniques have been embedded into various engineering technologies to assist them in achieving different goals. The integration of modern technologies with energy consumption management system and occupant's comfort inside buildings results in the introduction of intelligent building concept. The major aim of this integration is to manage the energy consumption effectively and keeping the occupant satisfied with the internal environment of the building. The last few couple of years have seen many applications of AI techniques for optimizing the energy consumption with maximizing the user comfort in smart buildings but still there is much room for improvement in this area. In this paper, a hybrid of two AI algorithms called firefly algorithm (FA) and genetic algorithm (GA) has been used for user comfort maximization with minimum energy consumption inside smart building. A complete user friendly system with data from various sensors, user, processes, power control system and different actuators is developed in this work for reducing power consumption and increase the user comfort. The inputs of optimization algorithms are illumination, temperature and air quality sensors' data and the user set parameters whereas the outputs of the optimization algorithms are optimized parameters. These optimized parameters are the inputs of different fuzzy controllers which change the status of different actuators according to user satisfaction.
According to South Korea's policy of supplying eco-friendly hydrogen vehicles, related industries are actively conducting research on the development of hydrogen cars and hydrogen charging station infrastructure. On the other hand, there is a lack of empirical research and assessment of the risk of non-metallic materials (such as liners, seals, gaskets) for classified materials that directly affect the durability and reliability of hydrogen vehicles and hydrogen charging stations. In this study, the risk factors for liners and seals of non-metallic parts used in high-pressure hydrogen installations were derived using FMEA, and the RPN values were calculated by converting the severity, frequency of occurrence and degree of detection into scores. The maximum value of the RPN 600, minimum value 63, average value 278.5 was calculated and periodic control of the liner and seal was identified as important. In addition, through hydrogen soakage and oxygen aging tests for non-metallic rubber products, physical test values that can be used as basic data were presented.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2001.04a
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pp.387-393
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2001
Installing vibration control devices in the structure rises as a solution instead of increasing structural strength considering construction cost. Especially, viscoelastic dampers show excellent vibration control performance at low cost and are easy to install in existing structures compared with other control devices. Therefore, cost-effectiveness of structure with viscoelastic dampers needs to be evaluated. Previous cost-effectiveness evaluation method for the seismically isolated structure(Koh et al., 1999;2000)is applied on the building structure with viscoelastic dampers, which combines optimal design and cost-effectiveness evaluation for seismically isolated structures based on minimum life-cycle cost concept. Input ground motion is modeled in the form of spectral density function to take into account acceleration and site coefficients. Damping of the viscoelastic damper is considered by modal strain energy method. Stiffness of shear building and shear area of viscoelastic damper are adopted as design variables for optimization. For the estimation of failure probability, transfer function of the structure with viscoelastic damper for spectral analysis is derived from the equation of motion. Results reveal that cost-effectiveness of the structure with viscoelastic dampers is relatively high in how seismic region and stiff soil condition.
In this study, the core dynamics of a PWR reactor is identified online by a recursive least-squares method. Based on the identified reactor model consisting of the control rod position and the core average coolant temperature, the future average coolant temperature is predicted. A model predictive control method is applied to designing an automatic controller for the thermal power control of PWR reactors. The basic concept of the model predictive control is to solve an optimization problem for a finite future at current time and to implement as the current control input only the first optimal control input among the solutions of the finite time steps. At the next time step, this procedure for solving the optimization problem is repeated. The objectives of the proposed model predictive controller are to minimize both the difference between the predicted core coolant temperature and the desired temperature, as well as minimizing the variation of the control rod positions. In addition, the objectives are subject to the maximum and minimum control rod positions as well as the maximum control rod speed. Therefore, a genetic algorithm that is appropriate for the accomplishment of multiple objectives is utilized in order to optimize the model predictive controller. A three-dimensional nuclear reactor analysis code, MASTER that was developed by the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) , is used to verify the proposed controller for a nuclear reactor. From the results of a numerical simulation that was carried out in order to verify the performance of the proposed controller with a $5\%/min$ ramp increase or decrease of a desired load and a $10\%$ step increase or decrease (which were design requirements), it was found that the nuclear power level controlled by the proposed controller could track the desired power level very well.
In this work, a PWR reactor core dynamics is identified online by a recursive least squares method. Based on this identified reactor model consisting of the control rod position and the core average coolant temperature, the future average coolant temperature is predicted. A model predictive control method is applied to design an automatic controller for thermal power control in PWRs. The basic concept of the model predictive control is to solve an optimization problem for a finite future at current time and to implement as the current control input only the first optimal control input among the solutions of the finite time steps. At the next time step, the procedure to solve the optimization problem is then repeated. The objectives of the proposed model predictive controller are to minimize both the difference between the predicted core coolant temperature and the desired one, and the variation of the control rod positions. Also, the objectives are subject to maximum and minimum control rod positions and maximum control rod speed. Therefore, the genetic algorithm that is appropriate to accomplish multiple objectives is used to optimize the model predictive controller. A 3-dimensional nuclear reactor analysis code, MASTER that was developed by Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI), is used to verify the proposed controller for a nuclear reactor. From results of numerical simulation to check the performance of the proposed controller at the 5%/min ramp increase or decrease of a desired load and its 10% step increase or decrease which are design requirements, it was found that the nuclear power level controlled by the proposed controller could track the desired power level very well.
The field-programmable gate array (FPGA) is gaining popularity in industrial automation such as nuclear power plant instrumentation and control (I&C) systems due to the benefits of having non-existence of operating system, minimum software errors, and minimum common reason failures. Separate functions can be processed individually and in parallel on the same integrated circuit using FPGAs in comparison to the conventional microprocessor-based systems used in any plant operations. The use of FPGAs offers the potential to minimize complexity and the accompanying difficulty of securing regulatory approval, as well as provide superior protection against obsolescence. Wireless sensor networks (WSNs) are a new technology for acquiring and processing plant data wirelessly in which sensor nodes are configured for real-time signal processing, data acquisition, and monitoring. ZigBee (IEEE 802.15.4) is an open worldwide standard for minimum power, low-cost machine-to-machine (M2M), and internet of things (IoT) enabled wireless network communication. It is always a challenge to follow the specific topology when different Zigbee nodes are placed in a large network such as a plant. The research article focuses on the hardware chip design of different topological structures supported by ZigBee that can be used for monitoring and controlling the different operations of the plant and evaluates the performance in Vitex-5 FPGA hardware. The research work presents a strategy for configuring FPGA with ZigBee sensor nodes when communicating in a large area such as an industrial plant for real-time monitoring.
The KN-12 cask is designed to transport 12 PWR spent nuclear fuels and to comply with the requirements of Korea Atomic Energy Act, IAEA Safety Standards Series No.57-1 and US 10 CFR Part 71 for a Type B(U)F package. It provides containment, radiation shielding, structural integrity, criticality control and heat removal for normal transport and hypothetical accident conditions. W.H 14$\times$14, 16$\times$16 and 17$\times$17 fuel assemblies with maximum allowable initial enrichment of 5.0 wt.%, maximum average burn-up of 50,000 MWD/MTU and minimum cooling time of 7 years being used in Korea will be loaded and subsequently transported under dry and wet conditions. A forged cylindrical cask body which constitutes the containment vessel is closed by a cask lid. Polyethylene rods for neutron shielding are arranged in two rows of longitudinal bore holes in the cask body wall. A fuel basket to accommodate up to 12 PWR fuel assemblies provides support of the fuels, control of criticality and a path to dissipate heat. Impact limiters to absorb the impact energy under the hypothetical accident conditions are attacked at the top and at the bottom side of the cask during transport. Handling weight loaded with water is 74.8 tons and transport weight loaded with water with the impact limiters is 84.3 tons. The cask will be licensed in accordance with Korea Atomic Energy Act 3nd fabricated in Korea in accordance with ASME B&PV Code Section 111, Division 3.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.3
no.9
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pp.279-292
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2014
Energy aware server cluster aims to reduce power consumption at maximum while keeping QoS(quality of service) as much as energy non-aware server cluster. In the existing methods of energy aware server cluster, they calculate the minimum number of active servers needed to handle current user requests and control server power mode in a fixed time interval to make only the needed servers ON. When loads change rapidly, QoS of the existing methods become degraded because they cannot increase the number of active servers so quickly. To solve this QoS problem, we classify load change situations into five types of rapid growth, growth, normal, decline, and rapid decline, and apply five different thresholds respectively in calculating the number of active servers. Also, we use a flexible scheme to adjust the above classification criterion for multi threshold, considering not only load change but also the remaining capacity of servers to handle user requests. We performed experiments with a cluster of 15 servers. A special benchmarking tool called SPECweb was used to generate load patterns with rapid change. Experimental results showed that QoS of the proposed method is improved up to the level of energy non-aware server cluster and power consumption is reduced up to about 50 percent, depending on the load pattern.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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