The switched reluctance motors(SRM) are simple and robust in structure. Because the wide range of power and speed, their application field is increasing. In order to design the motors and to evaluate the performance of them properly, an accurate study about the analysis of motor characteristics is required. In this paper, for the analysis of SRM characteristics, the finite element method which is based on the solution of combined equations both the electromagnetic field equations and the circuit equations of stator is adopted. The analysis model is to he assumed two-dimensional and the nonlinear property of magnetic materials is considered by Newton-Raphson method. To verify the usefulness of the proposed algorithm, commercial SRM is chosen and simulated. The computed torques obtained by Maxwell Stress Tensor are compared with the experimental data and it is found that they are in good agreement. By applying the proposed algorithm to two cases, currents of stator and torques at every angular positions of rotor are obtained step by step. Comparing them, one can recognize that torque ripple of SRM can he improved by controlling the switching sequences of driving circuits.
This paper proposes a locomotion pattern and a control method for biped robots with curved soles. First, since the contact point of a supporting leg may arbitrarily move back and forth on the ground, we derived the desired trajectory from a model called the Moving. Inverted Pendulum Model (MIPM) where the Zero Moment Point (ZMP) exists at the supporting point and can be moved intentionally. Secondly, a biped robot with curved soles is an under-actuated system since the supporting point contacting with a point on the ground has no actuator during the single supporting phase. Therefore, this paper proposes a computed-torque control for this under-actuated system using decoupled dynamic equations. A series of computer simulations with a 7-DOF biped robot with curved soles shows that the proposed walking pattern and control method are effective and allow the biped robot to walk fast and stably, and move more like human beings. Also, it is shown that the curved sole shape has superior energy consumption compared to flat soles, and greater efficiency in ascending and descending the stairs.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.7
no.8
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pp.1759-1766
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2003
This paper proposes a neurofuzzy controllers for trajectory tracking control of robot manipulators. The computed torque method is an effective means for trajectory tracking control. However, the tracking performance of this method is severely affected by the uncertainties of robot manipulators. Therefore, the proposed controller is used to compensate the uncertainties of robot manipulators. In the neurofuzzy controllers, the number of fuzzy rules used fortynine. The effectiveness of the proposed controllers is demonstrated by computer simulations using twolink robot manipulator, As a result, it is confirmed that the output of the proposed neurofuzzy controllers can efficiently decrease the uncertainties of robot manipulator.
This paper describes the procedure to predict steady and unsteady performances of a contrarotating propeller(CRP) by a mixed formulation of the boundary value problem(BVP) far the flow around a CRP. The blade BVP is treated by a classical vortex lattice method, whereas the hub BVP is solved by a potential-based panel method. Blades and trailing wakes are represented by a vortex and/or source lattice system, and hubs are represented by normal dipole and source distributions. Both forward and aft propellers are solved simultaneously, thus treating the interaction effect without iteration. The unsteady performance is computed directly in time domain. The new numerical procedure requires a large amount of storage and computing time, which is however no longer a limit in a modern computer system. Sample computations show that the steady performance compares very well with the experiments. The predicted unsteady behavior shows that the dominant harmonics of the total forces are multiples of not only the number of blades of the forward and aft propellers but also the product of both blade numbers. The magnitude of the latter harmonics, present also in uniform oncoming flow, may reach abort 50% of the mean torque for the aft propeller, which in turn may cause a serious vibration problem in the complicated contrarotating shafting system.
Park, Hyun-Jung;Kim, Ki-Sup;Suh, Sung_Bu;Park, Ill-Ryong
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.53
no.4
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pp.266-274
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2016
Many researchers have been trying to improve the propulsion efficiency of a propeller. In this study, the numerical analysis is carried out for the POW(Propeller Open Water test) performance of a propeller equipped with an energy saving device called PHVC(Propeller Hub Vortex Control). PHVC is aimed to control the propeller hub vortex behind the propeller so that the rotational kinetic energy loss can be reduced. The unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes(URANS) equations are assumed as the governing flow equations and are solved by using a commercial CFD(Computational Fluid Dynamics) software, where SST k-ω model is selected for turbulence closure. The computed characteristic values, thrust, torque and propulsion efficiency coefficients for the target propeller with and without PHVC and the local flows in the propeller wake region are validated by the model test results of KRISO LCT(Large Cavitation Tunnel). It is concluded from the present numerical results that CFD can be a good promising method in the assessment of the hydrodynamic performance of PHVC in the design stage.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.23
no.4
s.181
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pp.75-82
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2006
In this paper, we propose an optimal trajectory for biped robots to move up-and-down stairs using a genetic algorithm and a computed-torque control for biped robots to be dynamically stable. First, a Real-Coded Genetic Algorithm (RCGA) which of operators are composed of reproduction, crossover and mutation is used to minimize the total energy. Constraints are divided into equalities and inequalities: Equality constraints consist of a position condition at the start and end of a step period and repeatability conditions related to each joint angle and angular velocity. Inequality constraints include collision avoidance conditions of a swing leg at the face and edge of a stair, knee joint conditions with respect to the avoidance of the kinematic singularity, and the zero moment point condition with respect to the stability into the going direction. In order to approximate a gait, each joint angle trajectory is defined as a 4-th order polynomial of which coefficients are chromosomes. The effectiveness of the proposed optimal trajectory is shown in computer simulations with a 6-dof biped robot that consists of seven links in the sagittal plane. The trajectory is more efficient than that generated by the modified GCIPM. And various trajectories generated by the proposed GA method are analyzed in a viewpoint of the consumption energy: walking on even ground, ascending stairs, and descending stairs.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.30
no.1
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pp.108-117
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2024
In this study, simulations based on computational fluid dynamics were performed for self-propulsion performance prediction of a catamaran that has asymmetrical inside and outside hull form and numerous knuckle lines. In the simulations, the Moving Reference Frame (MRF) or Sliding Mesh (SDM) techniques were used, and the rotation angle of the propeller per time step was different to identify the difference using the analysis technique and condition. The propeller rotation angle used in the MRF technique was 1˚ and those used in the SDM technique were 1˚, 5˚, or 10˚. The torque of the propeller was similar in both the techniques; however, the thrust and resistance of the hull were computed lower when the SDM technique was applied than when the MRF technique was applied, and higher as the rotation angle of the propeller per time step in the SDM technique was smaller in the simulations for several revolutions of the propeller to estimate the self-propulsion condition. The revolutions, thrust, and torque of the propeller in the self-propulsion condition obtained using linear interpolation and the delivered power, wake fraction, thrust deduction factor, and revolutions of the propeller obtained using the full-scale prediction method showed the same trend for both the techniques; however, most of the self-propulsion efficiency showed the opposite trend for these techniques. The accuracy of the propeller wake was low in the simulations when the MRF technique was applied, and slight difference existed in the expression of the wake according to the rotation angle of the propeller per time step when the SDM technique was applied.
In this study, we propose an analytical model for studying magnetic fields in radial-flux permanent-magnet eddy-current couplings by considering the effects of slots and iron-core protrusions on the eddy currents. We focus on the analytical prediction of the air-gap field by considering the influence of eddy currents induced in conducting bars. In the proposed model, the permanent magnet region is treated as the source of a time-varying magnetic field and the moving-conductor eddy current problem is solved based on the resolution of time-harmonic Helmholtz equations. The spatial harmonics in the air gap and in slots, as well as the time harmonics are all considered in the analytical calculation. Based on the proposed field model, the electromagnetic torque is computed by using the Maxwell stress tensor method. Nonlinear finite element analysis is performed to validate the analytical model. The proposed model can be used for permanent-magnet eddy-current couplings with any slot-pole combination.
Journal of rehabilitation welfare engineering & assistive technology
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v.7
no.1
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pp.21-27
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2013
Manual wheelchair propulsion can lead to pain and injuries of users due to mechanical inefficiency of wheelchair propulsion motion. The kinetic analysis of the upper limbs during manual wheelchair propulsion needs to be studied. A two dimensional inverse dynamic model of upper limbs was developed to compute the joint torque during manual wheelchair propulsion. The model was composed of three segments corresponding to upper arm, lower arm and hand. These segments connected in series by revolute joints constitute open chain mechanism in sagittal plane. The inverse dynamic method is based on Newton-Euler formalism. The model was applied to data collected in experiments. Kinematic data of upper limbs during wheelchair propulsion were obtained from three dimensional trajectories of markers collected by a motion capture system. Kinetic data as external forces applied on the hand were obtained from a dynamometer. The joint rotation angles and joint torques were computed using the inverse dynamic model. The developed model is for upper limbs biomechanics and can easily be extended to three dimensional dynamic model.
This paper presents a study on the strength safety of the weak parts at Part 1, Part 2 and Part 3 in the valve structure for LPG cylinder by using the finite element method. The maximum Von Mises stress of 27.5MPa was occurred at the corner edge of a valve Part 1 for the valve thickness of 1.5mm and LPG pressure of 3.5MPa. And the maximum Von Mises stresses for the valve thickness of 1.5mm and LPG pressure of 3.5MPa were 41.5MPa at Part 2 and 46.5MPa at Part 3. The FEM computed results show that the maximum Von Mises stresses at Part 1, Part 2 and Part 3 are very low value of 9.2~15.5% compared with the yield strength of a copper alloy, C3604. This means that the valve thickness for LPG cylinder is so over designed for the conventional valve. Thus, this paper recommends that the thickness at Part 1 and Part 2 is reduced for a light weight of a copper valve. But, the thickness at Part 3 may be better for a thick valve as a conventional valve for high torque strength.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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