The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.4
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pp.735-741
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2009
This paper presents an algorithm for the permanent magnet shape optimization of a large scale BLDC(Brushless DC) motor to minimize the cogging torque. A response surface method (RSM) using multiquadric radial basis function is employed to interpolate the objective function in design parameter space. In order to get a reasonable response surface with relatively small number of sampling data points, additional sampling points are added on the basis of design sensitivity analysis computed by using FEM. The algorithm has 2 stages: the first stage is to determine the PM arc angle, and the 2nd stage is to optimize the magnet pole shape. The developed algorithm is applied to a 5MW BLDC motor to get a minimum cogging torque. After 3 iterations with 4 design parameters, the cogging torque is reduced to 13.2% of the initial one.
This paper presents the rotor shape optimization of an interior type permanent magnet (IPM) motor for a reduction of vibration and Electromagnetic Interference (EMI). The vibration and EMI in permanent magnet motors is generated by cogging torque ripple, radial force and commutation torque ripple. Consequently, in order to improve vibration and EMI, the optimal notches are put on the rotor pole with an arc shape proposed. The variation of vibration frequency due to the cogging torque and radial force of each model is computed by the finite element method (FEM). From the analysis result and experiment, we confirmed the proposed model has remarkably improved the vibration and EMI.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.41
no.7
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pp.723-734
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1992
In this paper, the characteristics of IPMSM(Interior-type Permanent Magnet Synchronous Motor) are simulated using 2-D. finite element method. This paper deals with the following characteristics : air gap flux density considering skew, back e.m.f., torque and inductance. Back e.m.f. is calculated using the flux obtained from the vector potential of FEM solution. Torque is calculated using improved Maxwell stress tensor method and current angle which is obtained from the controller. Direct axis inductance and quadrature axis inductance are also calculated using energy perturbation method. Computed results are found in satisfactory agreement with experimental ones. This method also can be applied for the computation and analysis of the characteristics of SPMSM, current-excited synchronous motor and reluctance motor.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.50
no.9
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pp.431-437
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2001
Since the eddy current problem usually depends on the geometry of the moving conductive sheet and the shape of the pole projection area, there is no general method to find out its analytical solution. The analysis of the eddy current in a rotating disk is performed in the case of time-invariant field to find its analytical solution. As a method to solve the eddy current problem, the concept of the Coulomb charge and image method are proposed with the consideration of the boundary condition. Firstly, the line charge is obtained from the volume charge generated in the rotating disk and Coulomb's law is applied. Secondly, the finite disk radius is considered by introducing an imaginary eddy current to satisfy the boundary condition that the radial component of the eddy current is zero at the edge of the relating disk. Thirdly, the braking torque is calculated by applying Lorentz force law. Finally, the computed braking torque is compared with the measured one As a result, it can be said that the proposed model presents fairly accurate results in a low angular velocity range although a large error is observed as the angular velocity of the disk increases.
In this paper, an adaptive control method is presented to guarantee the ultimate boundedness of uncertain systems with partially known uncertainty bounds. This method, with a conventional linear compensator, is used to improve the performance of the trajectory tracking of a robotic manipulator with uncertainties. The proposed method is simulated under several different environments, and its performance is compared with the computed torque method. The simulation results show that the proposed method is well suited for high-performance operation of uncertain robotic systems.
An adaptive response surface method with Latin Hypercube sampling strategy is employed to optimize a magnet pole shape of large scale BLDC motor to minimize the cogging torque. The proposed algorithm consists of the multi-objective Pareto optimization and (1+${\lambda}$) evolution strategy to find the global optimal points with relatively fewer sampling data. In the adaptive RSM, an adaptive sampling point insertion method is developed utilizing the design sensitivities computed by using finite element method to get a reasonable response surface with a relatively small number of sampling points. The developed algorithm is applied to the shape optimization of PM poles for 6 MW BLDC motor, and the cogging torque is reduced to 19% of the initial one.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.3
no.2
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pp.49-56
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2008
This paper proposes a PC-based open architecture controller for a multi-axis robotic manipulator. The designed controller can be applied for various multi-axes robotic manipulators since the motion controller is implemented on a PC with its peripheral devices. The accuracy of the controller based on the computed torque method has been measured with the dynamic model of manipulator. Since the controller is implemented in the PC-based architecture, it is free from the user circumstances and the operating environment. Dynamics of the manipulator have been compensated by the feed forward path in the inner loop and the resulting linear outer loop has been controlled by PD algorithm. Using the specialized language, it can be more efficient in programming and in driving of the multi-axis robot. Unlike the conventional controller that is used to control only a specific robot, this controller can be easily changed for various types of robots. This paper proposes a PC-based controller that has a simple architecture with its simple interface circuits than general commercial controllers. The maintenance and the performance of the controller can be easily improved for a specific robot. In fact, using a Samsung multi-axis robot, AT1, the controller performance and convenience of the PC-based controller have been verified by comparing to the commercial one.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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v.27
no.10
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pp.53-59
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1990
In the control of robot manipulators, this paper presents a design of a new variable structure model following controller(VSMFC) using computed torque method (CTM). A sufficient condition for the existence of a sliding mode is derived by Lyapunov function. The reference model is a double integrators and the acceleration input consists of a proportional-derivative controller for the purpose of the stabilization of system and the desired performance. The proposed control scheme which consists of upper bounded and estimated value of each term of the manipulator of matrix inversion. Therefore the simulation results show that this controller is improved to the convergence of desired trajectories.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.10
no.3
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pp.133-140
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1993
In this paper, we prpose a method for tracking optimally a spatial trajectory of the end-effector of flexible robot arms with multiple joints. The proposed method finds joint trajectories and joint torques necessary to produce the desired end-effector motion of flexible manipulator. In inverse kinematics, optimized joint trajectories are computed from elastic equations. In inverse dynamics, joint torques are obtained from the joint euqations by using the optimized joint trajectories. The equations of motion using finite element method and virtual work principle are employed. Optimal control is applied to optimize joint trajectories which are computed in inverse kinematics. The simulation result of a flexible planar manipulator is presented.
In this paper, the characteristics of IPMSM(Interior-type Permanent Magnet Synchronous Motor) are simulated using 2-Dimensional finite element method. This paper deals with the following characteristics: Air gap flux density considering skew. Back E.M.F, Torque and Inductance. Torque is calculated using current angle which is known from the controller. Direct axis inductance and Quadrature axis inductance are also calculated using energy perturbation method. This results can be used for the computation of the saliency of IPMSM. Computed results are found in satisfactory agreement with experimental ones.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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