Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.17
no.6
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pp.341-350
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2016
The current study is dedicated to design a novel coordinated controller to effectively increase power system rotor angle stability. In doing so, the coordinated design of an AVR (automatic voltage regulator), PSS2B, and TCSC (thyristor controlled series capacitor)-based POD (power oscillation damping) controller is proposed. Although the recently employed coordination between a CPSS (conventional power system stabilizer) and a TCSC-based POD controller has been shown to improve power system damping characteristics, neglecting the negative impact of existing high-gain AVR on the damping torque by considering its parameters as given values, may reduce the effectiveness of a CPSS-POD controller. Thus, using a technologically viable stabilizer such as PSS2B rather than the CPSS in a coordinated scheme with an AVR and POD controller can constitute a well-established design with a structure that as a high potential to significantly improve the rotor angle stability. The design procedure is formulated as an optimization problem in which the ITSE (integral of time multiplied squared error) performance index as an objective function is minimized by employing an IPSO (improved particle swarm optimization) algorithm to tune adjustable parameters. The robustness of the coordinated designs is guaranteed by concurrently considering some operating conditions in the optimization process. To evaluate the performance of the proposed controllers, eigenvalue analysis and time domain simulations were performed for different operating points and perturbations simulated on 2A4M (two-area four-machine) power systems in MATLAB/Simulink. The results reveal that surpassing improvement in damping of oscillations is achieved in comparison with the CPSS-TCSC coordination.
Melaibari, Ammar;Khoshaim, Ahmed B.;Mohamed, Salwa A.;Eltaher, Mohamed A.
Steel and Composite Structures
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v.35
no.5
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pp.671-685
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2020
This manuscript presents impacts of gradation of material functions and axial load functions on critical buckling loads and mode shapes of functionally graded (FG) thin and thick beams by using higher order shear deformation theory, for the first time. Volume fractions of metal and ceramic materials are assumed to be distributed through a beam thickness by both sigmoid law and symmetric power functions. Ceramic-metal-ceramic (CMC) and metal-ceramic-metal (MCM) symmetric distributions are proposed relative to mid-plane of the beam structure. The axial compressive load is depicted by constant, linear, and parabolic continuous functions through the axial direction. The equilibrium governing equations are derived by using Hamilton's principles. Numerical differential quadrature method (DQM) is developed to discretize the spatial domain and covert the governing variable coefficients differential equations and boundary conditions to system of algebraic equations. Algebraic equations are formed as a generalized matrix eigenvalue problem, that will be solved to get eigenvalues (buckling loads) and eigenvectors (mode shapes). The proposed model is verified with respectable published work. Numerical results depict influences of gradation function, gradation parameter, axial load function, slenderness ratio and boundary conditions on critical buckling loads and mode-shapes of FG beam structure. It is found that gradation types have different effects on the critical buckling. The proposed model can be effective in analysis and design of structure beam element subject to distributed axial compressive load, such as, spacecraft, nuclear structure, and naval structure.
In this work, two dimensional (2D) and quasi three-dimensional (quasi-3D) HSDTs are proposed for bending and free vibration investigation of functionally graded (FG) plates using hyperbolic shape function. Unlike the existing HSDT, the proposed theories have a novel displacement field which include undetermined integral terms and contains fewer unknowns. The material properties of the plate is inhomogeneous and are considered to vary continuously in the thickness direction by three different distributions; power-law, exponential and Mori-Tanaka model, in terms of the volume fractions of the constituents. The governing equations which consider the effects of both transverse shear and thickness stretching are determined through the Hamilton's principle. The closed form solutions are deduced by employing Navier method and then fundamental frequencies are obtained by solving the results of eigenvalue problems. In-plane stress components have been determined by the constitutive equations of composite plates. The transverse stress components have been determined by integrating the 3D stress equilibrium equations in the thickness direction of the FG plate. The accuracy of the present formulation is demonstrated by comparisons with the different 2D, 3D and quasi-3D solutions available in the literature.
In this study, the influences of triaxial magnetic field on the wave propagation behavior of anisotropic nanoplates are studied. In order to include small scale effects, nonlocal strain gradient theory has been implemented. To study the nanoplate as a continuum model, the three-dimensional elasticity theory is adopted in Cartesian coordinate. In our study, all the elastic constants are considered and assumed to be the functions of (x, y, z), so all kind of anisotropic structures such as hexagonal and trigonal materials can be modeled, too. Moreover, all types of functionally graded structures can be investigated. eigenvalue method is employed and analytical solutions for the wave propagation are obtained. To justify our methodology, our results for the wave propagation of isotropic nanoplates are compared with the results available in the literature and great agreement is achieved. Five different types of anisotropic structures are investigated in present paper and then the influences of wave number, material properties, nonlocal and gradient parameter and uniaxial, biaxial and triaxial magnetic field on the wave propagation analysis of anisotropic nanoplates are presented. From the best knowledge of authors, it is the first time that three-dimensional elasticity theory and nonlocal strain gradient theory are used together with no approximation to derive the governing equations. Moreover, up to now, the effects of triaxial magnetic field have not been studied with considering size effects in nanoplates. According to the lack of any common approximations in the displacement field or in elastic constant, present theory has the potential to be used as a bench mark for future works.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.15
no.1
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pp.261-267
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2015
The eigenvalue problems involving the diffraction of waves by multi-layered grating configurations can be explained by rigorous modal expansion terms. Such a modal solution can be represented by equivalent transmission-line networks, which are generalized forms of simple conventional circuits. This approach brings considerable physical insight into the grating diffraction process of the fields everywhere. In particular, the transmission-line representation can serve as a template for computational algorithms that systematically evaluate dispersion properties, radiation effects and other optical characteristics that are not readily obtained by other methods. To illustrate the validity of the present rigorous approach, the previous research works are numerically confirmed and the results agree well each other.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.9
no.4
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pp.295-303
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2008
In general, transform domain adaptive filters show faster convergence speed than the time domain adaptive filters, but the amount of calculation increases dramatically as the filter order increases. This problem can be solved by making use of the subband structure in transform domain adaptive filters. In this paper, to increase the convergence speed on the generalized subband decomposition FIR adaptive filters, a structure of the adaptive filter with subfilter of dyadic sparsity factor in wavelet transform domain is designed. And, in this adaptive filter, the equivalent input in transform domain is derived and, by using the input, the convergence properties for the LMS algorithm is analyzed and evaluated. By using this sub band adaptive filter, the inverse system modeling and the periodic noise canceller were designed, and, by computer simulation, the convergence speeds of the systems on LMS algorithm were compared with that of the subband adaptive filter using DFT(discrete Fourier transform).
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.4
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pp.363-372
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2016
When a system consisting of rigid and flexible bodies is optimized to improve its dynamic characteristics, its eigenfrequencies are typically maximized. While topology optimization formulations dealing with simultaneous design of a system of rigid and flexible bodies are available, studies on eigenvalue maximization of the system are rare. In particular, no work has solved for the case when the target frequency becomes one of the repeated eigenfrequencies. The problem involving repeated eigenfrequencies is solved in this study, and a topology optimization formulation and sensitivity analysis are presented. Further, several numerical case studies are considered to demonstrate the validity of the proposed formulation.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.10
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pp.1782-1789
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2008
This paper presents the design of acoustic resonance(AR) free and dimmable electronic ballast for 1kW Metal-Halide Lamp(MHL). The proposed Ballast consists of a Full-Bridge(FB) rectifier, a passive power factor correction(PFC) circuit, a full-bridge inverter, an ignitor using LC resonance and a control circuit for frequency modulation and dimming control. Whereas a passive PFC provides advantages in terms of high reliability and low cost for constructing the circuit, it is difficult to supply a stable voltage because of the output voltage ripple that occurs with a period of 120Hz. Although the ballast can be designed with a small size and a light weight if it is driven at a switching frequency between 1 and 100 kHz, AR will occur if the eigenvalue frequency of the lamp coincides with the inverter's operation frequency. The operation frequency was modulated in real time according to the output voltage ripple to compensate for the variation in power supplied to the lamp and eliminate AR. For dimming, the method, which modulated drive frequency of FB inverter using the control of DC level by microprocessor, was used. The Dimming ranged at least from 600W to 1kw as rated power of the lamp with 4 stages. Performance of the proposed technique was validated through numerical analysis, computer simulation using Pspice and by applying it to an electronic ballast for a prototype 1kW MHL.
This study was carried out to offer the systematical and scientific method of regional environment conservation by deciding the rank using fuzzy theory, and try to find the methodology to accurately accomplished the regional environment assessment for sound land conservation. The results were as follows. To transform the Likert's scale granted to assessment indicators into the type of triangular fuzzy number (a, b, c), there was conversion to each minimum (a), median (b), and maximum (c) in applying membership function. We used the center of gravity and eigenvalue leading to the rank. In the sequential analysis of rank-based test of assessment indicators by triangular fuzzy number, the result proclaimed that ranking of the indicators was, in the biotic field, in the order of 'dominance', 'sociality', 'coverage' and in the abiotic one, 'soil pH', 'T-N', 'soil property', and in the qualitative one, 'impact rating class', 'hemeroby degree', 'land use pattern', and in the functional one, 'protection of water resource', 'offer of recreation', 'protection of soil erosion'. Therefore, there was a difference between subjective rank from human and the rank from triangular fuzzy number. In other words, the scientific rank decision would be not so much being subjective and biased as dealing with human thoughts mathematically by triangular fuzzy number.
In this paper, a shear deformation plate theory based on neutral surface position is developed for free vibration analysis of functionally graded material (FGM) plates. The material properties of the FGM plates are assumed to vary through the thickness of the plate by a simple power-law distribution in terms of the volume fractions of the constituents. During manufacture, defects such as porosities can appear. It is therefore necessary to consider the vibration behavior of FG plates having porosities in this investigation. The proposed theory is based on assumption that the in-plane and transverse displacements consist of bending and shear components, in which the bending components do not contribute toward shear forces and, likewise, the shear components do not contribute toward bending moments. The neutral surface position for a functionally graded plate which its material properties vary in the thickness direction is determined. The equation of motion for FG rectangular plates is obtained through Hamilton's principle. The closed form solutions are obtained by using Navier technique, and then fundamental frequencies are found by solving the results of eigenvalue problems. Numerical results are presented and the influences of the volume fraction index and porosity volume fraction on frequencies of FGM plates are clearly discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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