Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.44
no.5
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pp.62-70
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2007
In this paper, the boost Power Factor Correction(PFC) technique for Direct Torque Control(DTC) of brushless DC motor drive in the constant torque region is implemented on a TMS320F2812DSP. Unlike conventional six-step PWM current control, by properly selecting the inverter voltage space vectors of the two-phase conduction mode from a simple look-up table at a predefined sampling time, the desired quasi-square wave current is obtained, therefore a much faster torque response is achieved compared to conventional current control. Furthermore, to eliminate the low-frequency torque oscillations caused by the non-ideal trapezoidal shape of the actual back-EMF waveform of the BLDC motor, a pre-stored back-EMF versus position look-up table is designed. The duty cycle of the boost converter is determined by a control algorithm based on the input voltage, output voltage which is the dc-link of the BLDC motor drive, and inductor current using average current control method with input voltage feed-forward compensation during each sampling period of the drive system. With the emergence of high-speed digital signal processors(DSPs), both PFC and simple DTC algorithms can be executed during a single sampling period of the BLDC motor drive. In the proposed method, since no PWM algorithm is required for DTC or BLDC motor drive, only one PWM output for the boost converter with 80 kHz switching frequency is used in a TMS320F2812 DSP. The validity and effectiveness of the proposed DTC of BLDC motor drive scheme with PFC are verified through the experimental results. The test results verify that the proposed PFC for DTC of BLDC motor drive improves power factor considerably from 0.77 to as close as 0.9997 with and without load conditions.
This paper is to technically implement the sensing platform for Home-Wellness Robot. First, self-localization technique is based on a smart home and object in a home environment, and IOT(Internet of Thing) between Home Wellness Robots. RF tag is set in a smart home and the absolute coordinate information is acquired by a object included RF reader. Then bluetooth communication between object and home wellness robot provides the absolute coordinate information to home wellness robot. After that, the relative coordinate of home wellness robot is found and self-localization through a stereo camera in a home wellness robot. Second, this paper proposed fuzzy control methode based on a vision sensor for approach object of home wellness robot. Based on a stereo camera equipped with face of home wellness robot, depth information to the object is extracted. Then figure out the angle difference between the object and home wellness robot by calculating a warped angle based on the center of the image. The obtained information is written Look-Up table and makes the attitude control for approaching object. Through the experimental with home wellness robot and the smart home environment, confirm performance about the proposed self-localization and posture control method respectively.
Tuned liquid dampers (TLDs) are increasingly being used as efficient dynamic vibration absorbers to mitigate wind-induced vibration in super high-rise buildings. However, the damping characteristics of screens and the control effectiveness of actual structures must be investigated to improve the reliability of TLDs in engineering applications. In this study, a numerical TLD model is developed using computational fluid dynamics (CFD) and a simulation method for achieving the coupled vibration of the structure and TLD is proposed. The numerical results are verified using shaking table tests, and the effects of the solidity ratio and screen position on the TLD damping ratios are investigated. The TLD control effectiveness is obtained by simulating the wind-induced vibration response of a full-scale structure-TLD system to determine the optimal screen solidity ratio. The effects of the structural frequency, damping ratio, and wind load amplitude on the TLD performance are further analyzed. The TLD damping ratio increases nonlinearly with the solidity ratio, and it increases with the screens towards the tank center and then decreases slightly owing to the hydrodynamic interaction between screens. Full-scale coupled simulations demonstrated that the optimal TLD control effectiveness was achieved when the solidity ratio was 0.46. In addition, structural frequency shifts can significantly weaken the TLD performance. The control effectiveness decreases with an increase in the structural damping ratio, and is insensitive to the wind load amplitude within a certain range, implying that the TLD has a stable damping performance over a range of wind speed variations.
Shahabi, Ali Beirami;Ahari, Gholamreza Zamani;Barghian, Majid
Earthquakes and Structures
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v.19
no.1
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pp.17-28
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2020
In this paper, a modified and improved seismic isolation system called suspension columns for seismic isolation was investigated. An experimental study of the proposed isolation method, together with theoretical and numerical analyses, has thoroughly been conducted. In the proposed method, during the construction of the foundation, some cavities are created at the position of the columns inside the foundation and the columns are placed inside the cavities and hanged from the foundation by flexible cables rather being directly connected to the foundation. Since the columns are suspended and due to the gap between the columns and walls of the cavities, the structure is able to move freely to each side thus, the transmitted seismic actions are reduced. The main parameter of this isolation technique is the length of the suspension cable. As the cable length is changed, the natural frequency of the structure is also changed, thus, the desired frequency can be achieved by means of an appropriate cable length. As the experimental phase of the study, a steel frame structure with two floors was constructed and subjected to the acceleration of three earthquakes using a shaking table with different hanging cable lengths. The structural responses were recorded in terms of acceleration and relative displacement. The experimental results were compared to the theoretical and numerical ones, obtained from the MATLAB programming and the finite element software ABAQUS, showing a suitable agreement between them. The results confirm the effectiveness of the proposed isolation method in reducing the seismic effects on the structure.
Kim, Kyung-Hoon;Yun, Chul;Cho, Nae-Soo;Jang, Min-Ho;Kwon, Woo-Hyen
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.67
no.5
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pp.635-643
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2018
This paper propose a method to identify the motor parameters and improve input voltage error which affect the low speed position error of the back-emf(back electromotive force) based sensorless algorithm and to secure the operation reliability and stability even in the case where the load fluctuation is severe and the start and low speed operation frequently occurs. In the model-based observer used in this paper, stator resistance, inductance, and input voltage are particularly influential factors on low speed performance. Stator resistance can cause resistance value fluctuation which may occur in mass production process, and fluctuation of resistance value due to heat generated during operation. The inductance is influenced by the fluctuation due to the manufacturing dispersion and at a low speed where the change of the current is severe. In order to find stator resistance and inductance which have different initial values and fluctuate during operation and have a large influence on sensorless performance at low speed, they are commonly measured through 2-point calculation method by 2-step align current injection. The effect of voltage error is minimized by offsetting the voltage error. In addition, when the command voltage is used, it is difficult to estimate the back-emf due to the relatively large distortion voltage due to the dead time and the voltage drop of the power device. In this paper, we propose a simple circuit and method to detect the voltage by measuring the PWM(Pulse Width Modulation) pulse width and compensate the voltage drop of the power device with the table, thereby minimizing the position error due to the exact estimation of the back-emf at low speed. The suitability of the proposed algorithm is verified through experiment.
Park, Jongchan;Kim, Jonghyuk;Oh, Wontaek;Choi, Jihun;Park, Jongjin
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.25
no.3
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pp.317-325
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2017
The EDR(Event Data Recorder) is a part of the ACU(Airbag Control Unit) functions mounted on a vehicle. EDR data have pre-crash data and post-crash data. Pre-crash data are recorded within 5 sec from time zero(AE) with 0.5 sec resolution, and reveal vehicle speed, engine rotation speed, throttle opening, brake pedal operation, acceleration pedal position and steering angle, etc. Using this EDR data, the investigation of a traffic accident can become more objective and scientific. Crash tests of three vehicles equipped with EDR function had been performed successfully. Evaluation of EDR data reliability had also been performed using Vbox and PC-Crash's sequence table function. Based on the results, we could confirm EDR data's reliability and availability for Traffic Accident Analysis by the series of this process.
In this study, a novel long term stabilization method of optical feedback for the resonant cavity coupled semiconductor lasers is proposed, and its utility was shown experimentally. The proposed method is realized by using the pahse discriminator of optical feedback with high gain. The phase discriminating signal was obtained by the polarization spectroscopic technique using reflection light from the external reflector, which is a confocal Fabry-Perot cavity. Experimental result shows that stable control state can be maintained up to 20 hours. The period can be increased by reducing size of the system and/or fixing position stably of optical parts used, which were arranged on an optical table by using magnetic bases in this experiment. The proposed long-term stabilization method of optical feedack of a resonant external cavity coupled semiconductor laser is very useful for the field of high sensitivity measurement, and for the use in the laboratory level in particular.
An excavator is a construction machine that can perform various tasks such as trenching, piping, excavating, slope cutting, grading, and rock demolishing. In the 2010s, unmanned construction equipment using ICT technology was continuously developed. In this paper, the path design process was studied to implement the output data of the decision stage, and the path design algorithm was developed. For example, the output data of the decision stage were terrain data around the excavator, excavator mechanism information, excavator hydraulic information, the position and posture of the bucket at key points, the speed of the desired bucket path, and the required excavation volume. The result of the path design was the movement of the hydraulic cylinder, boom arm, bucket, and bucket edge. The core functions of the path design algorithm are the function of avoiding impact during the excavation process, the function to calculate the excavation depth that satisfies the required excavation volume, and the function that allows the bucket to pass through the main points of the excavation process while maintaining the speed of the desired path. In particular, in the process of developing the last function, the node tracking method expressed in the path design table was newly developed. The path design algorithm was verified as this path design satisfied the JCMAS H02 requirement.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.26
no.2
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pp.109-117
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2009
This paper presents a linear air bearing stage with compensated motion errors by active control of preloads generated by magnetic actuators with combination of permanent and electromagnets. A 1-axis linear stage motorized with a linear motor with 240mm of travel range is built for verifying this design concept and tested its performances. The three motions of the table are controlled with four magnetic actuators driven by current amplifiers and a DSP based digital controller. Three motion errors were measured combined method with laser interferometer and two-probe method with $0.085{\mu}m$ of repeatability for straightness error. The measured motion errors were modeled as functions of the stage position, and compensation were carried out with feedforward control because the characteristics of the motion control with magnetic actuators are linear and independent for each degree-of-freedoms. As the results, the errors were reduced from $1.09{\mu}m$ to $0.11{\mu}m$ for the vertical motion, from 9.42 sec to 0.18 sec for the pitch motion and from 2.42 sec to 0.18 sec for roll motion.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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