Comparison of the sensitivity of different sensor technologies to imbalance severity in low speed wind turbines

Imbalance is not only a direct major cause of downtime in wind turbines, but also accelerates the degradation of neighbouring and downstream components (e.g. main bearing, generator). Along with detection, the imbalance quantification is also essential as some residual imbalance always exist even in a healthy turbine. Three different commonly used sensor technologies (vibration, acoustic emission and electrical measurements) are investigated in this work to verify their sensitivity to different imbalance grades. This study is based on data obtained by experimental tests performed on a small scale wind turbine drive train test-rig for different shaft speeds and imbalance levels. According to the analysis results, electrical measurements seem to be the most suitable for tracking the development of imbalance.

Nonlinear aeroelasticity of rotating and flapping wings - a review

The interaction between large deflections, rotation effects and unsteady aerodynamics makes the dynamic analysis of rotating and flapping wing a nonlinear aeroelastic problem. This problem is governed by nonlinear periodic partial differential equations whose solution is needed to calculate the response and loads acting on vehicles using rotary or flapping wings for lift generation. We look at three important problems in this paper. The first problem shows the effect of nonlinear phenomenon coming from piezoelectric actuators used for helicopter vibration control. The second problem looks at the propagation on material uncertainty on the nonlinear response, vibration and aeroelastic stability of a composite helicopter rotor. The third problem considers the use of piezoelectric actuators for generating large motions in a dragonfly inspired flapping wing. These problems provide interesting insights into nonlinear aeroelasticity and show the likelihood of surprising phenomenon which needs to be considered during the design of rotary and flapping wing vehicle

On the cut‐on frequencies of a large round duct with azimuthal as well as radial partitions

This letter deals with a three‐dimensional analysis of circular sectors and annular segments resulting from the partitioning of a round (cylindrical) duct for use in an active noise control system. The relevant frequency equations are derived for stationary medium and solved numerically to arrive at the cut‐on frequencies of the first few modes. The resultant table indicates among other things that azimuthal partitioning does not raise the cutoff frequency (the smallest cut‐on frequency) beyond a particular value, and that radial partitioning is counterproductive in that respect.

Novel Design of Honeycombs Using a Seamless Combination of Auxetic and Conventional Cores Toward Phononic Band Gap Engineering

A novel design for the geometric configuration of honeycombs using a seamless combination of auxetic and conventional cores- elements with negative and positive Possion ratios respectively, has been presented. The proposed design has been shown to generate a superior band gap property while retaining all major advantages of a purely conventional or purely auxetic honeycomb structure. Seamless combination ensures that joint cardinality is also retained. Several configurations involving different degree of auxeticity and different proportions auxetic and conventional elements have been analyzed. It has been shown that the preferred configurations open up wide and clean band gap at a significantly lower frequency ranges compared to their pure counterparts. In view of existence of band gaps being desired feature for the phononic applications, reported results might be appealing. Use of such design may enable superior vibration control as well. Proposed configurations can be made isovolumic and iso-weight giving designers a fairer ground of applying such configurations without significantly changing size and weight criteria.

A load simulation method of piezoelectric actuator in FEM for smart structures

More and more piezoelectric materials and structures have been used for structure control in aviation and aerospace industry. More efficient and convenient computation method for large complex structure with piezoelectric actuation devices is required. A load simulation method of piezoelectric actuation is presented in this paper. By this method, the freedom degree of finite element simulation is significantly reduced, the difficulty in defining in-plane voltage for multi-layers piezoelectric composite is overcome and the transfer computation between material main direction and the element main direction is simplified. The concept of simulation load is comprehensible and suitable for engineers of structure strength in shape and vibration control, thereby is valuable for promoting the application of piezoelectric material and structures in practical aviation and aerospace fields.

Watershed monitoring and the TMDL modeling to assess bacterial loading in estuarine environments to improve management

Shellfish bed closures along the North Carolina coast have increased over the years seemingly concurrent with increases in population (Mallin 2000). More and faster flowing storm water has come to mean more bacteria, and fecal indicator bacterial (FIB) standards for shellfish harvesting are often exceeded when no source of contamination is readily apparent (Kator and Rhodes, 1994). Could management reduce bacterial loads if the source of the bacteria where known? Several potentially useful methods for differentiating human versus animal pollution sources have emerged including Ribotyping and Multiple Antibiotic Resistance (MAR) (US EPA, 2005). Total Maximum Daily Load (TMDL) studies on bacterial sources have been conducted for streams in NC mountain and Piedmont areas (U.S. EPA, 1991 and 2005) and are likely to be mandated for coastal waters. TMDL analysis estimates allowable pollutant loads and allocates them to known sources so management actions may be taken to restore water to its intended uses (U.S. EPA, 1991 and 2005). This project sought first to quantify and compare fecal contamination levels for three different types of land use on the coast, and second, to apply MAR and ribotyping techniques and assess their effectiveness for indentifying bacterial sources. Third, results from these studies would be applied to one watershed to develop a case study coastal TMDL. All three watershed study areas are within Carteret County, North Carolina. Jumping Run Creek and Pettiford Creek are within the White Oak River Basin management unit whereas the South River falls within the Neuse River Basin. Jumping Run Creek watershed encompasses approximately 320 ha. Its watershed was a dense, coastal pocosin on sandy, relic dune ridges, but current land uses are primarily medium density residential. Pettiford Creek is in the Croatan National Forest, is 1133 ha. and is basically undeveloped. The third study area is on Open Grounds Farm in the South River watershed. Half of the 630 ha. watershed is under cultivation with most under active water control (flashboard risers). The remaining portion is forested silviculture.(PDF contains 4 pages)

Controle da Dívida Ativa: um estudo sob a ótica da Gestão Municipal e do Poder Judiciário

A Dívida Ativa Municipal é considerada um crédito de fundamental importância para os entes públicos que se origina, principalmente, do não pagamento de tributos por parte dos contribuintes. A inscrição em dívida ativa significa a consolidação da dívida tributária e não tributária, representando um direito a receber do ente público. Este estudo tem como objetivo contribuir para o aperfeiçoamento do Controle sobre a Dívida Ativa, enfocando a participação dos Poderes Executivos municipais e do Poder Judiciário, com o intuito de melhorar a cobrança dessa receita. A metodologia utilizada recaiu sobre a pesquisa qualitativa, envolvendo municípios do Estado do Rio de Janeiro, através da combinação de pesquisas bibliográfica, documental e de campo, onde foram repassados questionários junto a pessoas relacionadas ao objeto deste estudo, como procuradores municipais, empresas privadas cobradoras de crédito, servidores do Poder Judiciário que atuam diretamente com a cobrança da dívida ativa, contribuintes que se encontram em débito com a Fazenda Pública e com a Coordenadoria de Controle da Receita Pública do TCE/RJ, com o intuito de se verificar a adoção de procedimentos que aperfeiçoem o controle de gestão sobra a dívida ativa, aumentando, assim, a arrecadação dessa receita pública, tanto na fase administrativa com na judicial. Os dados analisados demonstram que a ausência de leis mais rígidas na cobrança desses créditos, a impunidade referente aos contribuintes que não cumprem com suas obrigações, bem como aos gestores públicos que deixam de cobrar de forma eficiente esses créditos, as falhas do Poder Judiciário, ocasionadas pela ainda adoção do modelo burocrático de administração, responsável pela morosidade em realizar a cobrança da dívida ativa na fase judicial, bem como em não punir aqueles gestores públicos que causam perdas patrimoniais ao ente público, e, especialmente, os fatores políticos, servem de justificativa para se apontar a necessidade de estudos sobre a Dívida Ativa. Por fim, pode-se concluir que a curto prazo deve o poder judiciário, através de seu controle externo, utilizar-se da Lei de Improbidade Administrativa, que passou a ter ainda mais importância com o surgimento da Lei da Ficha Limpa, para obrigar os administradores públicos a realizar melhor controle de gestão sobre a dívida ativa. E, a médio e a longo prazo a instituição de legislação que determine a criação de Órgãos municipais para trabalharem exclusivamente com o controle da receita pública, em especial, com a cobrança da Dívida Ativa, contribuindo, desse modo, não apenas para uma melhor gestão sobre arrecadação municipal, mas também, para mudança cultural da Administração Pública brasileira, que muita ênfase despende ao Controle da Despesa Pública e pouco se volta à Gestão da Receita Pública.

Nd：YbVO4晶体的拉曼光谱和荧光光谱研究

用群论的方法计算了Nd：YbVO4晶体的拉曼活性振动模数目，在室温下测得了其极化拉曼谱线，并指认了在不同几何配置下，各振动模式所对应的频率。同时，测得了室温下晶体的吸收谱，得到了中心波长为808am吸收峰的半高宽为12nm，并在J-O理论的基础上计算了晶体的光学参数，其三个晶场参数分别为Ω2=6．88945×10^-20cm^2。Ω4=4．13394×10^-20cm^2、Ω6=4．54503×10^-20cm^2，并由此得到^4F3／2能级的荧光寿命为178．69炉，1062nm处的荧光分支比为48．85％，积分发射截面为2．786710^-18cm^2。分别在808nm、940nm激发下测得晶体室温发射谱，观察到了Nd→Yb以及Nd←Yb间的能量传递现象。

Análise dinâmica e controle de vibrações de passarelas de pedestres submetidas ao caminhar humano.

Passarelas de pedestres mistas (aço-concreto) e de aço são frequentemente submetidas a ações dinâmicas de magnitude variável, devido à travessia de pedestres sobre a laje de concreto. Estas ações dinâmicas podem produzir vibrações excessivas e dependendo de sua magnitude e intensidade, estes efeitos adversos podem comprometer a confiabilidade e a resposta do sistema estrutural e, também, podem levar a uma redução da expectativa de vida útil da passarela. Por outro lado, a experiência e o conhecimento dos engenheiros estruturais em conjunto com o uso de novos materiais e tecnologias construtivas têm produzido projetos de passarelas mistas (aço-concreto) bastante arrojados. Uma consequência direta desta tendência de projeto é um aumento considerável das vibrações estruturais. Com base neste cenário, esta dissertação visa investigar o comportamento dinâmico de três passarelas de pedestres mistas (aço-concreto) localizadas no Rio de Janeiro, submetidas ao caminhar humano. Estes sistemas estruturais são constituídos por uma estrutura principal de aço e laje em concreto e são destinados à travessia de pedestres. Deste modo, foram desenvolvidos modelos numérico-computacionais, adotando-se as técnicas tradicionais de refinamento presentes em simulações do método de elementos finitos, com base no uso do software ANSYS. Estes modelos numéricos permitiram uma completa avaliação dinâmica das passarelas investigadas, especialmente em termos de conforto humano. As respostas dinâmicas foram obtidas em termos de acelerações de pico e comparadas com valores limites propostas por diversos autores e normas de projeto. Os valores de aceleração de pico e aceleração rms encontrados na presente investigação indicaram que as passarelas analisadas apresentaram problemas relacionados com o conforto humano. Assim sendo, considerando-se que foi detectado que estas estruturas poderiam atingir níveis elevados de vibração que possam vir a comprometer o conforto dos usuários, foi verificado que uma estratégia para o controle estrutural era necessária, a fim de reduzir as vibrações excessivas nas passarelas. Finalmente, uma investigação foi realizada com base em alternativas de controle estrutural objetivando atenuar vibrações excessivas, a partir do emprego de sistemas de atenuadores dinâmicos sintonizados (ADS).

Análise dinâmica e controle de vibrações de pisos de edificações submetidos a atividades humanas rítmicas.

Um aumento crescente dos problemas estruturais associados à vibração excessiva de pisos de edificações de estruturas mistas (aço-concreto) e de concreto armado devido a atividades humanas rítmicas constitui a principal motivação para o desenvolvimento de uma metodologia de projeto respaldada na obtenção da resposta dinâmica de pisos mistos (aço-concreto) e de concreto armado, quando submetidos a cargas dinâmicas humanas rítmicas. Para tal, os modelos estruturais estudados baseiam-se em pisos de edificações mistas (aço-concreto) e de concreto armado submetidos a aulas de ginástica aeróbica. São empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa ANSYS. Um estudo paramétrico foi realizado sobre os modelos estruturais investigados e foram obtidos valores elevados para as acelerações de pico violando os critérios de projeto e indicando níveis de vibrações excessivas. Considerando-se os aspectos mencionados anteriormente foi desenvolvida uma estratégia com base em alternativas viáveis para o controle estrutural, objetivando a atenuação das vibrações excessivas a partir da instalação de atenuadores dinâmicos sincronizados (ADS) nos pisos analisados.

Modelagem do caminhar humano e avaliação de conforto humano de passarelas de pedestres.

Com o passar dos anos a engenharia estrutural passou a lidar com a exigência cada vez maior de estruturas que ocupem menos espaço e sejam consideravelmente mais leves. No caso de passarelas de pedestres, a esbeltez da estrutura aliada a um baixo peso pode acarretar em problemas de vibrações devido à ressonância com o caminhar dos pedestres. Estes problemas podem variar desde uma simples sensação de desconforto até problemas mais graves como o colapso estrutural. Com base nestas premissas, esta dissertação visa investigar dois modelos estruturais, um em concreto armado e outro misto, do tipo aço concreto, onde os modelos serão estudados mediante o emprego do método dos elementos finitos através do programa ANSYS. Os modelos numéricos permitem determinar as frequências naturais da estrutura e consequentemente estudar as respostas dos modelos mediante análises de vibrações forçadas. As respostas dinâmicas da estrutura serão obtidas em termos dos valores dos deslocamentos máximos e das acelerações de pico. Os resultados obtidos foram comparados com os principais guias que regem o conforto humano no caso de caminhar de pessoas em passarelas de pedestres, de forma que houve indicativos de possíveis desconfortos após a análise dos resultados obtidos ao longo da investigação. Finalmente, foi feito um estudo considerando-se movimentos aleatórios dos pedestres sobre as passarelas, objetivando estudar os níveis da resposta dinâmica das estruturas nestas situações.

Parameters influencing the performance of an IGBT gate drive

This paper presents an improvement of an IGBT gate drive implementing Active Voltage Control (AVC), and investigates the impact of various parameters affecting its performance. The effects of the bandwidths of various elements and the gains of AVC are shown in simulation and experimentally. Also, the paper proposes connecting a small Active Snubber between the IGBT collector and its gate integrated within the AVC. The effect of this snubber on enhancing the stability of the gate drive is demonstrated. It will be shown that using a wide bandwidth operational amplifier and integrating the Active Snubber within the gate drive reduces the minimum gate resistor required to achieve stability of the controller. Consequently, the response time of the IGBT to control signals is significantly reduced, the switching losses then can be minimised and, hence, the performance of gate drive as whole is improved. This reflects positively on turn-off and turn-on transitions achieving voltage sharing between the IGBTs connected in series to construct a higher voltage switch, making series IGBTs a feasible practice. ©2008 IEEE.

IGBT converters conducted EMI analysis by controlled multiple-slope switching waveform approximation

IGBTs realise high-performance power converters. Unfortunately, with fast switching of the IGBT-free wheel diode chopper cell, such circuits are intrinsic sources of high-level EMI. Therefore, costly EMI filters or shielding are normally needed on the load and supply side. In order to design these EMI suppression components, designers need to predict the EMI level with reasonable accuracy for a given structure and operating mode. Simplifying the transient IGBT switching current and voltage into a multiple slope switching waveform approximation offers a feasible way to estimate conducted EMI with some accuracy. This method is dependent on the availability of high-fidelity measurements. Also, that multiple slope approximation needs careful and time-costly IGBT parameters optimisation process to approach the real switching waveform. In this paper, Active Voltage Control Gate Drive(AVC GD) is employed to shape IGBT switching into several defined slopes. As a result, Conducted EMI prediction by multiple slope switching approximation could be more accurate, less costly but more friendly for implementation. © 2013 IEEE.

基于复合喷气压电驱动器的柔性机械臂振动控制

空间机器人和大型柔性空间结构在航天器调姿、变轨、外部扰动的情况下将引起振动问题,其低频大幅值振动将持续很长时间,这将影响航天器系统的稳定性和控制精度。为了快速抑制低频大幅值振动及残余振动,提出采用复合可控反作用力幅值的喷气式驱动和压电陶瓷驱动方案进行振动控制。进行基于复合控制的柔性臂系统动力学建模并给出控制算法。设计并建立柔性机械臂试验平台,构建气动驱动控制回路及压电驱动控制回路。进行基于压电陶瓷驱动器、喷气式驱动器及复合喷气和压电驱动器的柔性臂大幅值低频模态振动控制的几种方法试验比较研究。试验结果表明,采用的控制方案和方法既可以快速地抑制柔性机械臂统的低频大幅值振动,又明显地同时抑制高频和低频小幅值残余振动。

液压绞车主动升沉补偿控制研究

对水下机器人铠缆收放绞车进行主动升沉补偿控制,可以提高水下机器人作业和收放的安全性能。该文建立了液压绞车的主动升沉补偿控制模型,通过测量母船升沉运动进行主动升沉补偿控制,并采用了前馈控制器以提高液压绞车的响应速度。试验表明,液压绞车主动升沉补偿前馈控制可以得到较高的水下机器人升沉补偿效率。