In this paper, the Proper Orthogonal Decomposition (POD) method, which is a statistical analysis technique to find the modal characteristics of a structure, is adapted to identify the modal parameters of a tall chimney structure. A wind force time history, which is applied to the structure, is obtained by a wind tunnel test of a scale down model. The POD method is applied on the wind force induced responses of the structure, and the true normal modes of the structure can be obtained. The modal parameters including, natural frequency, mode shape, damping ratio and kinetic energy of the structure can be estimated accurately. With these results, it may be concluded that the POD method can be applied to obtain accurate modal parameters from the wind-induced building responses.
The wind and wind-induced dynamic wind pressures fluctuate irregularly according to time and space. In this study, the proper orthogonal decomposition(POD) technique is applied to wind pressures acting on a tall tower model, and the following results are found: the along-wind and across-wind forces can be reconstructed by only four dominant POD modes, and the reconstructed errors are 4.71% and 22%, respectively for across-wind and along-wind directions. The physical meanings for dominant modes are also presented in the paper. The POD analysis can compress complex wind pressure data only by a few dominant modes and interpret spatio-temporal characteristics of wind pressure by novel way while existing statistical methods do not have such benefits.
In this paper, an approach to reduce common-mode voltage (CMV) at the output of multilevel inverters using a phase opposition disposed (POD) sinusoidal pulse width modulation (SPWM) technique is proposed. The SPWM technique does not require computations therefore, this technique is easy to implement on-line in digital controllers. A good tradeoff between the quality of the output voltage and the magnitude of the CMV is achieved in this paper. This paper realizes the implementation of a POD-SPWM technique to reduce CMV using a five-level diode clamped inverter for a three phase induction motor. Experimental and simulation results demonstrate the feasibility of the proposed technique.
The recent research on proper orthogonal decomposition (POD) has revealed the linkage between proper orthogonal modes and linear normal modes. This paper presents an investigation into the modal identifiability of an instrumented cable-stayed bridge using an adapted POD technique with a band-pass filtering scheme. The band-pass POD method is applied to the datasets available for this benchmark study, aiming to identify the vibration modes of the bridge and find out the so-called deficient modes which are unidentifiable under normal excitation conditions. It turns out that the second mode of the bridge cannot be stably identified under weak wind conditions and is therefore regarded as a deficient mode. To judge if the deficient mode is due to its low contribution to the structural response under weak wind conditions, modal coordinates are derived for different modes by the band-pass POD technique and an energy participation factor is defined to evaluate the energy participation of each vibration mode under different wind excitation conditions. From the non-blind datasets, it is found that the vibration modes can be reliably identified only when the energy participation factor exceeds a certain threshold value. With the identified threshold value, modal identifiability in use of the blind datasets from the same structure is examined.
In order to effectively simulate nonstationary stochastic turbulent wind fields, four separation hybrid (SEP-H) models are proposed in the present study. Based on the assumption that the lateral turbulence component at one single-point is uncorrelated with the longitudinal and vertical turbulence components, the fluctuating wind is separated into 2nV-1D and nV1D nonstationary stochastic vector processes. The first process can be expressed as double proper orthogonal decomposition (DPOD) or proper orthogonal decomposition and spectral representation method (POD-SRM), and the second process can be expressed as POD or SRM. On this basis, four SEP-H models of nonstationary stochastic turbulent wind fields are developed. In addition, the orthogonal random variables in the SEP-H models are presented as random orthogonal functions of elementary random variables. Meanwhile, the number theoretical method (NTM) is conveniently adopted to select representative points set of the elementary random variables. The POD-FFT (Fast Fourier transform) technique is introduced in frequency to give full play to the computational efficiency of the SEP-H models. Finally, taking a long-span bridge as the engineering background, the SEP-H models are compared with the dimension-reduction DPOD (DR-DPOD) model to verify the effectiveness and superiority of the proposed models.
This paper addresses two interrelated problems concerning the tracking control of pod propulsion unmanned surface vessel (USV), namely, the modeling of pod propulsion USV, and tracking controller design. First, based on MMG modeling theory, the model of pod propulsion USV is derived. Furthermore, a practical adaptive neural tracking controller is proposed by backstepping technique, neural network approximation and adaptive method. Meanwhile, unlike some existing tracking methods for surface vessel whose control algorithms suffer from "explosion of complexity", a novel neural shunting model is introduced to solve the problem. Using a Lyapunov functional, it is proven that all error signals in the system are uniformly ultimately bounded. The advantages of the paper are that first, the underactuated characteristic of pod propulsion USV is proved; second, the neural shunting model is used to solve the problem of "explosion of complexity", and this is a combination of knowledge in the field of biology and engineering; third, the developed controller is able to capture the uncertainties without the exact information of hydrodynamic damping structure and the sea disturbances. Numerical examples have been given to illustrate the performance and effectiveness of the proposed scheme.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.22
no.6
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pp.495-501
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2012
In this study, the natural frequencies and mode shape of an external mounting pod were verified using the modal analysis and modal testing technique for a pod mounted on an aircraft. The procedure associated with the FE model building of an external mounted pod to predict the dynamic behavior of aircraft structures is described. The simplified FE model reflecting the results of the modal testing of a pod is built through the optimization and will be applied to the structural dynamic model of an aircraft which is used to verified the stability of vibration and flutter of an aircraft.
In this paper, the recirculation flow motion and mixing characteristics driven by air bubble flow in a rectangular water tank is studied. The Time-resolved PIV technique is adopted for the quantitative visualization and analysis. 532 nm Diode CW laser is used for illumination and orange fluorescent particle images are acquired by a PCO 10bit high-speed camera. To obtain clean particle images, 545 nm long pass optical filter and an image intensifier are employed and the flow rates of compressed air is changed from 2 l/min to 4 l/min at 0.5 MPa. The recirculation and mixing flow field is further investigated by the POD analysis technique. It is observed that the large scale counterclockwise rotation and main vortex is generated in the upper half depth from the free surface and one quarter width from the sidewall. When the flow rates are increased, the main vortex core is moved to the side and bottom wall direction.
In this paper, the recirculation flow motion and mixing characteristics driven by air bubble stream in a rectangular water tank is studied. The time-resolved PIV technique is adopted for the quantitative visualization and analysis. 488 nm Ar-ion CW laser is used for illumination and orange fluorescent ($\lambda_{ex}=540nm,\;\lambda_{em}=560nm$) particle images are acquired by a PCO 10bit high-speed CCD camera (1280$\times$1024). To obtain clean particle images, 545 nm long pass optical filter and an image intensifier are employed and the flow rates of compressed air is 3 l/min at 0.5 MPa. The recirculation and mixing flow field is further investigated by time-resolved POD analysis technique. It is observed that the large scale recirculation resulting from the interaction between rising bubble stream and side wall is the most dominant flow structure and there are small scale vortex structures moving along with large scale recirculation flow. It is also verified that the sum of 20 modes of velocity field has about 67.4% of total turbulent energy.
Application of proper orthogonal decomposition (POD) and continuous wavelet transform (CWT) is introduced to study wind speed and building roof pressures of flow separation region. In this study, a detailed analysis of the approach wind flow, wind-induced building pressure and the relation between the two fields was carried out using the POD technique and CWT analysis. The results show potential of the application of POD and CWT in characterization of spatio-temporal and spectral properties of the approach wind and its induced dynamic pressure events. Some of findings resulting from the application of this analysis can be summarized as follows: (1) The POD first principal coordinate of the roof pressure in the separated shear layer is closely correlated with the longitudinal component of oncoming flow. (2) The CWT analysis suggests that the extreme peak pressure in the separated shear layer is due to condensed large-scale eddy motions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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