This paper proposes a method to reduce the limit cycle phenomenon that appears in the steady-state response of a pendubot system, when it is controlled by a state feedback controller based on the linearized system model. For this, we employed the compensator which estimates the friction based on the LuGre model in the LQR control. The proposed compensation method is validated by experiments for a pendubot system, which shows that the external disturbance as well can be efficiently compensated.
Taesuk Oh;Yunseok Jeong;Husam Khalefih;Yonghee Kim
Nuclear Engineering and Technology
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제55권6호
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pp.2230-2245
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2023
KANT (KAIST Advanced Nuclear Tachygraphy) is a PWR core simulator recently developed at Korea Advance Institute of Science and Technology, which solves three-dimensional steady-state and transient multigroup neutron diffusion equations under Cartesian geometries alongside the incorporation of thermal-hydraulics feedback effect for multi-physics calculation. It utilizes the standard Nodal Expansion Method (NEM) accelerated with various Coarse Mesh Finite Difference (CMFD) methods for neutronics calculation. For thermal-hydraulics (TH) calculation, a single-phase flow model and a one-dimensional cylindrical fuel rod heat conduction model are employed. The time-dependent neutronics and TH calculations are numerically solved through an implicit Euler scheme, where a detailed coupling strategy is presented in this paper alongside a description of nodal equivalence, macroscopic depletion, and pin power reconstruction. For validation of the steady, transient, and depletion calculation with pin power reconstruction capacity of KANT, solutions for various benchmark problems are presented. The IAEA 3-D PWR and 4-group KOEBERG problems were considered for the steady-state reactor benchmark problem. For transient calculations, LMW (Lagenbuch, Maurer and Werner) LWR and NEACRP 3-D PWR benchmarks were solved, where the latter problem includes thermal-hydraulics feedback. For macroscopic depletion with pin power reconstruction, a small PWR problem modified with KAIST benchmark model was solved. For validation of the multi-physics analysis capability of KANT concerning large-sized PWRs, the BEAVRS Cycle1 benchmark has been considered. It was found that KANT solutions are accurate and consistent compared to other published works.
In this paper, a direct torque control algorithm with novel duty cycle-based modulation is proposed for permanent magnet synchronous motor drives fed by neutral-point clamped three-level inverters. Compared with the standard DTC, the proposed algorithm can suppress steady-state torque ripples as well as ensure neutral-point potential balance and smooth vector switching. A unified torque/flux evaluation table with multiple voltage vectors and precise control levels is established and used in this method. This table can be used to evaluate the effects of duty-cycle vectors on torque and flux directly, and the elements of the table are independent of the motor parameters. Consequently, a high number of appropriate voltage vectors and their corresponding duty cycles can be selected as candidate vectors to reduce torque ripples by looking up the table. Furthermore, small vectors are incorporated into the table to ensure the neutral-point potential balance with the numerous candidate vectors. The feasibility and effectiveness of the proposed algorithm are verified by both simulations and experiments.
The PSA cycle was performed for the separation of binary gas mixture $H_2/Ar$ (80%/20%) using the six-step two-bed process. Adsorption equilibrium contains a LRC model for equilibrium adsorption isotherms and a LDF model for mass transfer. Aspen ADSIM, simulator was applied to predict the separation performance. The effect of cycle parameters such as feed rate, adsorption pressure and P/F ratio on the separation of hydrogen has been studied in experiment and simulation. In the results, maximize the recovery of hydrogen as a high purity was 13LPM feed flowrate, 120sec adsorption time, 11atm adsorption pressure and 0.1 P/F ratio in a cyclic steady-state come out since 10th cycle.
Recently, noise reduction of air-conditioner is one of the important design factors for high quality product. Especially, customer complaints arise due to noise problem of the outdoor unit. After the operation of air-conditioner start, noise level of outdoor unit is increased gradually and sometimes abnormal noise occurs until it reaches steady state condition. The aim of this paper is to investigate the relation between noise of outdoor unit and thermodynamic properties of cycle at transient condition of room air-conditioner. In order to find out the noise characteristics of outdoor unit, noise and vibration measurements are carried out. Also, the thermodynamic properties of compressor and heat exchanger are measured by using temperature and pressure sensors and experimental results are discussed. Finally, we find out the relation between noise and cycle properties at starting of room air-conditioner and the improvement method to reduce noise level is proposed.
The principal intention of this experimental work is to confer upon the exergy study of GSHP associated with horizontal earth heat exchanger for space heating. The exergy analysis recognizes the assessment of the tendency of various energy flows and quantifies the extensive impression of inefficiencies in the system and its components. Consequently, this study intends to provide the enlightenment for well interpretation of exergy concept for GSHP. This GSHP system is composed of heat pump cycle, earth heat exchanger cycle and fan coil cycle. All the required data were measured and recorded when the experimental set up run at steady state and average of the measured data were used for exergy investigation purpose. In this study the rate at which exergy destructed at all the subsystems and system has been estimated using the analytical expression. The overall rational exergetic efficiency of the GSHP system was evaluated for estimating its effectiveness. Hence, we draw the exergy flow diagram by using the various calculated results. The result shows that in the whole system the maximum exergy destruction rate component was compressor and minimum exergy flow component was earth heat exchanger. Consequently, compressor and earth heat exchanger need to be pay more attention.
In this investigation, the accumulation mineralization and annual cycle of organic P has been studied in grassland ecosysterns of a Z japonica grassland and a M sinensis grassland on Mt. Kwanak. The basic models of the accumulation and mineralization for ash components of a grass-litter have been presented as the equations (1), (2), and (3). The equations (7)~(10) for organic P are derived from these basic concepts. There was a highty significant relationship between organic matter and organic P. The estimates between organic matter and organic P correlated very high significance. The parameter factors k or k' of mineralization of organic P for the Z. japonica and M sinensis asslands were k=0.412 or k'=0.292 and k=0.224 or k'=0.183, respectively. The time required for a cycle to be completed from organic P to inorganic P of 50, 95 and 99 % are 3.9, 16.7 and 27.8 years in the Z. japonica grassland and 4.1, 17.7 and 29.4 years in the M sinensis grassland. The annual P cycle formulae for mineralization were based on the equations (5), (11) and (12). Annual yields of mineralization for organic P in the steady state grasslands of Z. japonica and M sinensis were 0.407 and 0.504g /$m^2$, respectively.
본 연구에서는 지열발전 등과 같은 저온 열원을 에너지원으로 하는 발전에 응용될 수 있는 흡수식 동력 사이클의 출력 최적화를 수행하였다. 이를 위해 정상상태 사이클 시뮬레이션을 수행하여 사이클의 성능을 고찰하였다. 시뮬레이션은 열원과 열침의 입구온도 및 유량을 고정한 상태에서 수행하였으며, 일반적인 발전소의 열원-열침 유량비를 고려하였다. 사이클의 성능은 두 개의 독립변수를 이용하여 나타내었는데, 이는 분리기 입구 암모니아 농도와 터빈 입구 압력이다. 시뮬레이션 결과, $100^{\circ}C$의 지열수와 $20^{\circ}C$의 냉각수(지열수 유량의 5배) 조건에서, 흡수식 동력 사이클을 이용하면 지열수 유량 1 kg/s 당 최대 약 14 kW의 출력을 얻을 수 있음을 보였다.
A KALIMER-600 concept which is a type of sodium-cooled fast reactor, has been developed at KAERI. It uses sodium as a primary coolant and is a pool-type reactor to enhance safety. Also, a supercritical carbon dioxide ($CO_2$) Brayton cycle is considered as an alternative to an energy conversion system to eliminate the sodium water reaction and to improve efficiency. In this study, a simplified model for analyzing the thermodynamic performance of the KALIMER-600 coupled with a supercritical $CO_2$ Brayton cycle was developed. To develop the analysis model, a commercial modular modeling system (MMS) was adopted as a base engine, which was developed by nHance Technology in USA. It has a convenient graphical user interface and many component modules to model the plant. A new user library for thermodynamic properties of sodium and supercritical $CO_2$ was developed and attached to the MMS. In addition, some component modules in the MMS were modified to be appropriate for analysis of the KALIMER-600 coupled with the supercritical $CO_2$ cycle. Then, a simplified performance analysis code was developed by modeling the KALIMER-600 plant with the modified MMS. After evaluating the developed code with each component data and a steady state of the plant, a simple power reduction and recovery event was evaluated. The results showed an achievable capability for a performance analysis code. The developed code will be used to develop the operational strategy and some control logics for the operation of the KALIMER-600 with a supercritical $CO_2$ Brayton cycle after further studies of analyzing various operational events.
본 논문은 R290, R600a, R1270과 같은 탄화수소계 냉매를 사용하는 냉동사이클의 효율에 대한 흡입관 열교환기의 영향을 고려하였다. 이러한 흡입관 열교환기는 냉동시스템의 성능을 향상시킬 수도 있지만, 성능을 저하시킬 수도 있다. 본 논문에서는 흡입관 열교환기를 가진 냉동사이클의 성능 특성을 파악하기 위해서 정상상태의 수학적 모델을 사용하였다. 그리고 탄화수소계 냉매유량, 흡입관 열교환기의 내관 직경, 길이, 유용도 등과 같은 운전조건의 영향을 분석하였다. 연구결과는 흡입관 열교환기의 내관 직경, 길이, 유용도, 탄화수소계 냉매의 질량유량은 냉동사이클의 상대냉동능력지수, 냉동능력, 압축일량에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 따라서 이러한 영향을 상세히 파악하여, 흡입관 열교환기를 설치한 탄화수소계 냉매용 증기압축식 냉동사이클을 설계할 필요가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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