Distributed piezoeletric sensor and actuator have been designed for efficient vibration control of a cantilevered beam. Both PZT and PVDF have been used in this study, the former as an actuator and the latter as a sensor for the integrated structure. We have optimized the position and the size of the PZT actuator and the electrode shape of the PVDF sensor. Finite element method is used to model the structure and the optimized actuators, we have designed the active electrode width of the PVDF sensor along the span of the beam. Actuator design is based on the criterion of minimizing the system energy in the control modes under a given initial condition. Model control forces for the residual (uncontrolled) modes have been minimized during the sensor design to minimize the observation spill-over. Genetic algorithm and sequential quadratic programming technique have been utilized as an optimization scheme. Discrete LQG control law has been applied to the integrated structure for real time vibration control. Performance of the sensor, the actuator, and the integrated smart structure has been demonstrated by experiments.
The operational concept of control systems on surface combatants has been changed from individual control for each system to integrated control for all systems due to computing technology development and crew reduction policy of navy. The purpose of this study is to identify current status of control technology, to analyze user requirement and to develop an architecture to support the conceptual change of ship control. An architecture, which integrates several control and monitoring systems on naval surface combatant, is proposed. The proposed architecture is focused on sharing network and computing resources related to user command, and reducing systems complexity. The architecture can be adopted to next surface combatants in Korean navy.
Shi, Qiaoming;Wang, Gang;Fu, Lijun;Liu, Yang;Wu, You;Xu, Li
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제10권5호
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pp.1969-1982
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2015
The virtual inertia control (VIC) of wind turbine with directly-driven permanent-magnet synchronous generator (D-PMSG) can act similarly to the conventional synchronous generator in inertia response and frequency control, thereby supporting the system frequency stability. However, because the wind speed is inconstant and changeable to a certain extent and the D-PMSG is a complex nonlinear system, there are great difficulties in the virtual inertia optimal control of the D-PMSG. Based on the design principle of the active disturbance rejection control (ADRC), this paper presents a new VIC strategy for the D-PMSG from the perspective of power disturbance suppression in the system. The strategy helps fulfill the power grid disturbance estimation and compensation by means of the extended state observer (ESO) so as to improve the disturbance-resisting performance of the system. Compared with conventional proportional-derivative virtual inertia control (PDVIC), this method, which is of better adaptability and robustness, can not only improve the property of the D-PMSG responding to the system frequency but also reduce the influence of wind speed disturbance. The simulation and experiment results have verified the effectiveness and feasibility of the VIC based on the ADRC.
An integrated control design and modeling method of multibody space structures is presented as a tool to control an d describe the large rotational motions of the space structures. The structures representeed with three separated substructures have independent control systems but linked with joints interacting the dynamic motions of the substructures. The effect of the structural flexibility to the control performance was analyzed and the simulation results showed that effectiveness of the designed control logic in controlling the motions of the multi-body space structures.
Cai, Xuelian;Yuan, Jingjing;Yuan, Xiaoming;Zhu, Wu;Li, Jiandong;Li, Changle;Ullah, Sana
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제7권7호
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pp.1547-1568
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2013
Wireless body area network (WBAN) is an emerging short-range wireless communication network with sensor nodes located on, in or around the human body for healthcare, entertainment and ubiquitous computing. In WBANs, energy is severely constrained which is the prime consideration in the medium access control (MAC) protocol design. In this paper, we propose a novel MAC protocol named Energy-efficient Relay MAC with dynamic Power Control (ERPC-MAC) to save energy consumption. Without relying on the additional devices, ERPC-MAC employs relaying nodes to provide relay service for nodes which consume energy fast. Accordingly the superframe adjustment is performed and then the network topology can be smoothly switched from single-hop to multi-hop. Moreover, for further energy saving and reliability improvement, the dynamic power control is introduced to adjust the power level whenever a node transmits its packets to the coordinator or the relaying node. To the best of the authors' knowledge, this is the first effort to integrate relay, topology adjustment and power control to improve the network performance in a WBAN. Comprehensive simulations are conducted to evaluate the performance. The results show that the ERPC-MAC is more superior to the existing standard and significantly prolongs the network lifetime.
본 논문에서는 인공지능기술을 통합보안관제 기술에 효율적으로 적용하는 방안을 제안하였다. 즉, 통합보안관제시스템에 수집된 빅 데이터를 기반으로 머신러닝 학습을 인공지능에 적용하여 사이버공격을 탐지하도록 하고 적절한 대응을 한다. 기술의 발달에 따라서 늘어나는 보안장비와 보안 프로그램들로부터 쌓이는 수많은 대용량의 로그들을 사람이 일일이 분석하기에는 한계에 부딪히고 있다. 분석방법 또한 한 가지 로그가 아닌 여러 가지 이기종간의 보안장비의 로그까지 서로 상관분석을 해야 하기 때문에 더욱 더 통합보안관제에 적용되어서 신속한 분석이 이루어져야 하겠다. 이런 행위를 분석하고 대응하는 과정들이 효과적인 학습방법을 통해서 점진적으로 진화를 거쳐 성숙해가는 인공지능기반 통합보안관제 서비스모델을 새롭게 제안하였다. 제안된 모델에서 예상되는 핵심적인 문제점들에 대한 해결방안을 모색하였다. 그리고 정상 행위 기반의 학습모델을 개발하여 식별되지 않는 비 정상행위 위협에 대응력을 강화하는 학습방법을 도출하였다. 또한, 제안된 보안 서비스모델을 통하여 보안담당자들의 분석과 대응을 효율적으로 지원할 수 있는 보안관제에 대한 향후 연구방향을 제시하였다.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제14권5호
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pp.235-241
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2013
A low power CMOS control circuit is applied in an integrated DC-DC buck converter. The integrated converter is composed of a feedback control circuit and power block with 0.35 ${\mu}m$ CMOS process. A current-sensing circuit is integrated with the sense-FET method in the control circuit. In the current-sensing circuit, a current-mirror is used for a voltage follower in order to reduce power consumption with a smaller chip-size. The N-channel MOS acts as a switching device in the current-sensing circuit where the sensing FET is in parallel with the power MOSFET. The amplifier and comparator are designed to obtain a high gain and a fast transient time. The converter offers well-controlled output and accurately sensed inductor current. Simulation work shows that the current-sensing circuit is operated with an accuracy of higher than 90% and the transient time of the error amplifier is controlled within $75{\mu}sec$. The sensing current is in the range of a few hundred ${\mu}A$ at a frequency of 0.6~2 MHz and an input voltage of 3~5 V. The output voltage is obtained as expected with the ripple ratio within 1%.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제12권1호
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pp.43-56
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2011
An integrated system composed of guidance, navigation and control (GNC) system for autonomous proximity operations and the docking of two spacecraft was developed. The position maneuvers were determined through the integration of the state-dependent Riccati equation formulated from nonlinear relative motion dynamics and relative navigation using rendezvous laser vision (Lidar) and a vision sensor system. In the vision sensor system, a switch between sensors was made along the approach phase in order to provide continuously effective navigation. As an extension of the rendezvous laser vision system, an automated terminal guidance scheme based on the Clohessy-Wiltshire state transition matrix was used to formulate a "V-bar hopping approach" reference trajectory. A proximity operations strategy was then adapted from the approach strategy used with the automated transfer vehicle. The attitude maneuvers, determined from a linear quadratic Gaussian-type control including quaternion based attitude estimation using star trackers or a vision sensor system, provided precise attitude control and robustness under uncertainties in the moments of inertia and external disturbances. These functions were then integrated into an autonomous GNC system that can perform proximity operations and meet all conditions for successful docking. A six-degree of freedom simulation was used to demonstrate the effectiveness of the integrated system.
Choi, Byung-Hun;Kang, Seon-Hyeok;Kim, H. Jin;Won, Dae-Yeon;Kim, Youn-Hwan;Jun, Byung-Eul;Lee, Jin-Ik
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제9권1호
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pp.66-75
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2008
In this work, we explore the feasibility of roll-pitch-yaw integrated autopilots for high angle-of-attack missiles. An investigation of the aerodynamic characteristics of a surface-to-air missile is presented, which reveals the strong effects of cross coupling between the longitudinal and lateral dynamics. Robust control techniques based on $H_{\infty}$ synthesis are employed to design roll-pitch-yaw integrated autopilots. The performance of the proposed roll-pitch-yaw integrated controller is tested in high-fidelity nonlinear five-degree-of-freedom simulations accounting for kinematic cross-coupling effects between the lateral and longitudinal channels. Against nonlinearity and cross-coupling effects of the missile dynamics, the integrated controller demonstrates superior performance when compared with the controller designed in a decoupled manner.
Based on the conventional PID algorithm and the adaptive PID (AD-PID) algorithm, a separate sampling adaptive PID (SSA-PID) algorithm is proposed to improve the transient response of digitally controlled DC-DC converters. The SSA-PID algorithm, which can be divided into an oversampled adaptive P (AD-P) control and an adaptive ID (AD-ID) control, adopts a higher sampling frequency for AD-P control and a conventional sampling frequency for AD-ID control. In addition, it can also adaptively adjust the PID parameters (i.e. $K_p$, $K_i$ and $K_d$) based on the system state. Simulation results show that the proposed algorithm has better line transient and load transient responses than the conventional PID and AD-PID algorithms. Compared with the conventional PID and AD-PID algorithms, the experimental results based on a FPGA indicate that the recovery time of the SSA-PID algorithm is reduced by 80% and 67% separately, and that overshoot is decreased by 33% and 12% for a 700mA load step. Moreover, the SSA-PID algorithm can achieve zero overshoot during startup.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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