Biaxial Nematic Order in the Hard-boomerang Fluid

We consider a fluid of hard boomerangs, each composed of two hard spherocylinders joined at their ends at an angle Psi. The resulting particle is nonconvex and biaxial. The occurence of nematic order in such a system has been investigated using Straley's theory, which is a simplificaton of Onsager's second-virial treatment of long hard rods, and by bifurcation analysis. The excluded volume of two hard boomerangs has been approximated by the sum of excluded volumes of pairs of constituent spherocylinders, and the angle-dependent second-virial coefficient has been replaced by a low-order interpolating function. At the so-called Landau point, Psi(Landau)approximate to 107.4 degrees, the fluid undergoes a continuous transition from the isotropic to a biaxial nematic (B) phase. For Psi not equal Psi(Landau) ordering is via a first-order transition into a rod-like uniaxial nematic phase (N(+)) if Psi > Psi(Landau), or a plate-like uniaxial nematic (N(-)) phase if Psi < Psi(Landau). The B phase is separated from the N(+) and N(-) phases by two lines of continuous transitions meeting at the Landau point. This topology of the phase diagram is in agreement with previous studies of spheroplatelets and biaxial ellipsoids. We have checked the accuracy of our theory by performing numerical calculations of the angle-dependent second virial coefficient, which yields Psi(Landau)approximate to 110 degrees for very long rods, and Psi(Landau)approximate to 90 degrees for short rods. In the latter case, the I-N transitions occur at unphysically high packing fractions, reflecting the inappropriateness of the second-virial approximation in this limit.

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Fuzzy, integer and fractional-order control: Application on a wind turbine benchmark model

This paper presents a comparison between proportional integral control approaches for variable speed wind turbines. Integer and fractional-order controllers are designed using linearized wind turbine model whilst fuzzy controller also takes into account system nonlinearities. These controllers operate in the full load region and the main objective is to extract maximum power from the wind turbine while ensuring the performance and reliability required to be integrated into an electric grid. The main contribution focuses on the use of fractional-order proportional integral (FOPI) controller which benefits from the introduction of one more tuning parameter, the integral fractional-order, taking advantage over integer order proportional integral (PI) controller. A comparison between proposed control approaches for the variable speed wind turbines is presented using a wind turbine benchmark model in the Matlab/Simulink environment. Results show that FOPI has improved system performance when compared with classical PI and fuzzy PI controller outperforms the integer and fractional-order control due to its capability to deal with system nonlinearities and uncertainties. © 2014 IEEE.