This paper presents the design of closed loop controllers operating a single-phase AC-DC three-level converter for improving power quality at AC mains. Closed loop inhibits outer voltage controller and inner current controller. Simulations of three level converter with three different voltage and current controller combinations such as PI-Hysteresis, Fuzzy-Hysteresis and Fuzzy tuned PI-Hysteresis are carried out in MATLAB/Simulink. Performance parameters such as input power factor and source current total harmonic distortion (THD) are considered for comparison of the three controller combinations. The fuzzy-tuned PI voltage controller with hysteresis current controller combination provides a better result, with a source-current THD of 0.93% and unity power factor without any source side filter for the three level converter. For load variations of 25% to 100%, a THD of less than 5% is obtained with a maximum value of only 1.67%. Finally, the fuzzy-tuned PI voltage with hysteresis controller combination is implemented in a Xilinx Spartan-6 XC6SLX25 FPGA board for experimental validation of power quality enhancement. A prototype 100 W, 0-24-48 V as output converter is considered for the testing of controller performance. A source-current THD of 1.351% is obtained in the experimental study with a power factor near unity. For load variations of 25% to 100%, the THD is found to be less than 5%, with a maximum value of only 2.698% in the experimental setup which matches with the simulation results.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.3
no.4
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pp.433-445
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2014
Single phase voltage source converter (VSC) is an important power electronic converter (PEC), including single-phase voltage source inverter (VSI), single-phase voltage source rectifier (VSR), single-phase active power filter (APF) and single-phase grid-connection inverter (GCI). As the fundamental part of large scale PECs, single-phase VSC has a wide range of applications. In the paper, as first, on the basis of the concept of the discontinuous pulse-width modulation (DPWM) for three-phase VSC, a new DPWM of single-phase VSR is presented by means of zero-sequence component injection. Then, the transformation from stationary frame (abc) to rotating frame (dq) is designed after reconstructing the other orthogonal current by means of one order all-pass filter. Finally, the presented DPWM based single-phase VSR is established analyzed and simulated by means of MATLAB/SIMULINK. In addition, the DPWMs presented by D. Grahame Holmes and Thomas Lipo are discussed and simulated in brief. Obviously, the presented DPWM can also be used for single-phase VSI, GCI and APF. The simulation results show the validation of the above modulation algorithm, and the DPWM based single-phase VSR has reduced power loss and increased efficiency.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.40
no.11
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pp.2131-2141
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2015
In this paper, we analyze ADC effect in IBFD system. Also, we design IBFD system with ADC effect, and evaluate BER performance of the system according to power of self-interference. Firstly, we describe a fundamentals of general IBFD system. And then we calculate and analyze characteristics of desired signal before and after ADC when residual self-interference is added to desired signal after RF cancellation. In this calculation, we have confirm some conditions for selection of # of ADC bit. Finally, we design IBFD system with ADC effect, and evaluate BER performance of the system by using Simulink simulation tool. As simulation results, we have confirmed that when power of residual self-interference is high before ADC, IBFD system must use high-bit ADC for decreasing quantization step. Also, we have confirmed that quantization step should be lower than one-third of amplitude of desired signal for effective communication with good performance.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2000.11a
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pp.452-455
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2000
There are increasingly important financial incentives and environmental consideration to improve the effluent quality of wastewater from domestic and industrial users. The activated sludge process is a widely used biological wastewater treatment process. The activated sludge process is complicated due to the many factors such as the variation of influent flowrate and concentration, the complexity of biological reactions and the various operation conditions. Nowadays, not only suspended solids and residual carbon, but also nitrogen and phosphorous concentration of the effluent water must be taken into account for the design and operation of wastewater treatment plants. Also, the effluent quality to be met are more stringent. Therefore, an intelligent control approach is required in order to successful biological nitrogen removal. In this paper, the strategies for dosage of extra carbon in the anoxic zone and DO concentration in the aerobic zone are presented and evaluated through the simulation using the denitrification layout of the IWA simulation benchmark implemented by Matlab$\^$/5.3/Simulink$\^$/3.0. The control strategy to achieve sufficient denitrification rates in an anoxic zone. Methanol is used as an external extra carbon source. The external extra carbon source is required for the nitrogen removal process because nitrogen and organic concentration are fluctuated in the influent flowrate. The dissolved oxygen is calculated by So concentration in the activated sludge model NO.1. The air flowrate of each aerobic reactor is intelligently controlled to achieve the predefined setpoints. Air flowrate is adjusted by the fuzzy logic controller that includes two inputs and one output. The objective function for the optimization procedure is designed to improve effluent quality and reduce the operating cost.
Loc, Mai Ba;Choi, Hyeung-Sik;Kim, Joon-Young;Kim, Yong-Hwan;Murakami, Ri-Ichi
International Journal of Ocean System Engineering
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v.3
no.1
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pp.16-21
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2013
This paper presents a design of fuzzy PD depth controller for the autonomous underwater vehicle entitled KAUV-1. The vehicle is shaped like a torpedo with light weight and small size and used for marine exploration and monitoring. The KAUV-1 has a unique ducted propeller located at aft end with yawing actuation acting as a rudder. For depth control, the KAUV-1 uses a mass shifter mechanism to change its center of gravity, consequently, can control pitch angle and depth of the vehicle. A design of classical PD depth controller for the KAUV-1 was presented and analyzed. However, it has inherent drawback of gains, which is their values are fixed. Meanwhile, in different operation modes, vehicle dynamics might have different effects on the behavior of the vehicle. In this reason, control gains need to be appropriately changed according to vehicle operating states for better performance. This paper presents a self-tuning gain for depth controller using the fuzzy logic method which is based on the classical PD controller. The self-tuning gains are outputs of fuzzy logic blocks. The performance of the self-tuning gain controller is simulated using Matlab/Simulink and is compared with that of the classical PD controller.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.20
no.1
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pp.28-38
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2012
The characteristics of vibration and noise of a compressor used for electric appliances have significant influence on the quality of the products. For improvement on the quality of electric appliances, investigations for understanding the dynamic behaviour of the compressor are essential. Since Virtual Lab for the dynamics model and MAXWELL for the electromagnetics model are separate software programs with no interface, the joint simulation of the models could not be performed. This study suggests a way to develop the compressor model capable of the joint simulation with MATLAB/SIMULINK linking a flexible multi-body dynamics model, a torque model, and an electricity control model. The compressor model is found to be able to perform I/O data transfer among the sub-models and joint simulation. The simulation results of the flexible body and rigid body dynamics models were compared to check availability of the joint simulation system. In addition, the simulated vibration and driving torque of the compressor mechanisms were compared with measurements. Through the simulations, the influence of springs and LDT on the dynamic behaviour of the compressor was examined. This study examines the influence of the dynamic behaviour of the compressor mechanisms through joint simulation of the flexible multi-body dynamics model and electromagnetic circuit allows analysis.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.18
no.1
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pp.14-22
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2010
Hybrid Electronic Vehicle (HEV) is one of the solutions of high oil price and environment problem. Recently, study of HEV is important for automobile industry. However HEV has a lot of components and there are many cases for assembling, it's impossible to test results from assembling by using real vehicles. To solve this problem, hybrid system simulator is required. The purpose of this study is to develop and optimize of engine module for hybrid system simulator. The commercial 1-D engine simulation program, WAVE is used to get the engine capacity and performance data and 1-D simulation model of base engine is compared with engine experiment results. Using the data, the engine module is developed based on the MATLAB Simulink. There are blocks of base engine, Single-CVVT engine and Dual-CVVT engine. The effect of acceleration and deceleration is applied to each engine block. In addition, the control and processing logics for CIS technology are developed. Finally the simulator operates FTP-72 mode test.
Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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2000.11c
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pp.623-631
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2000
Advanced Life Support Systems (ALSS) are being studied to support human life during long-duration space missions. ALSS can be categorized into four subsystems: Crew, Biomass Production, Food Processing and Nutrition, Waste Processing and Resource Recovery. The System Studies and Modeling (SSM) team of New Jersey-NASA Specialized Center of Research and Training (NJ-NSCORT) has facilitated and conducted analyses of ALSS to address systems level issues. The underlying concept of the SSM work is to enable the effective utilization of information to aid in planning, analysis, design, management, and operation of ALSS and their components. Analytical tools and computer models for ALSS analyses have been developed and implemented for value-added information processing. The results of analyses have been delivered through the Internet for effective communication within the advanced life support (ALS) community. Several modeling paradigms have been explored by developing tools for use in systems analysis. They include object-oriented approach for top-level models, procedural approach for process-level models, and application of commercially available modeling tools such as MATLAB$\^$(R)//Simulink$\^$(R)/. Every paradigm has its particular applicability for the purpose of modeling work. An overview is presented of the systems studies and modeling work conducted by the NJ-NSCORT SSM team in its efforts to provide systems analysis capabilities to the ALS community. The experience gained and the analytical tools developed from this work can be extended to solving problems encountered in general agriculture.
Park, Cheol-Hoon;Son, Young-Su;Ham, Sang-Yong;Kim, Byung-In;Yun, Dong-Won
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.26
no.5
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pp.79-86
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2009
Recently PMSM(Permanent magnet synchronous motor) are used for the various direct drive applications such as index table, telescope system and so on. Because the position/speed control performance of direct drive PMSM is directly affected by the torque ripple, there are lots of studies to reduce the cogging torque in the motor design stage. In order to verify the motor design, the reliable cogging torque measurement system is essentially required. The measured motor must be rotated in the constant speed under 1deg/sec so that the cogging torque profile is measured correctly. In this study, the cogging torque measurement system which uses the direct drive PMSM and the speed controller to rotate the measured motor in 0.1rpm(0.6deg/sec) has been developed. Simulink/xPC target was used for the controller and data acquisition system. Based on PI controller, DOB and AFC have been applied to eliminate the low frequency disturbances and the periodic speed ripple. The experimental results show the good performance of the speed regulation for the reference speed 0.1rpm and the reliable profile of the measured cogging torque by the developed speed controller.
Kwak, L. K.;kim, J. Y.;Yang, D. J.;Ko, M. S.;You, S.;Kim, K. T.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2002.05a
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pp.342-347
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2002
After the industrial revolution in 20 century, the world are preparing for new revolution that is society with knowledge for a basis such as IT(Information Technology), NT(Nano Technology) and BT(Bio Technology). Recently, NT is applied to various fields that are composed of science, industry, media and semiconductor-micro technology. It has need of IT that is ultra-precision positioning technology with strokes of many hundreds mm and maintenance of nm precision in fields of ultra micro process, ultra precision measurement, photo communication part and photo magnetic memory. Performance test of servo control system that is used ultra-precision positioning system with single plane X-Y stage is performed by simulation with Matlab. Analyzed for previous control algorithm and adapted for modern control theory, dual servo algorithm is developed by minimum order observer, and stability and priority on controller are secured. Through the simulation and experiments on ultra precision positioning, stability and priority on ultra-precision positioning system with single plane X-Y stage and control algorithm are secured by using Matlab with Simulink and ControlDesk made in dSPACE
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[게시일 2004년 10월 1일]
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