This thesis presents an approach for identifying critical model parameters in dynamic air-conditioning systems using limited sensor information. The expansion valve model and the compressor model parameters play a crucial role in the system model's accuracy. In the past, these parameters have been estimated using a mass flow meter; however, this is an expensive devise and at times, impractical. In response to these constraints, a novel method to estimate the unknown parameters of the expansion valve model and the compressor model is developed. A gray box model obtained by augmenting the expansion valve model, the evaporator model, and the compressor model is used. Two numerical search algorithms, nonlinear least squares and Simplex search, are used to estimate the parameters of the expansion valve model and the compressor model. This parameter estimation is done by minimizing the error between the model output and the experimental systems output. Results demonstrate that the nonlinear least squares algorithm was more robust for this estimation problem than the Simplex search algorithm. In this thesis, two types of expansion valves, the Electronic Expansion Valve and the Thermostatic Expansion Valve, are considered. The Electronic Expansion Valve model is a static model due to its dynamics being much faster than the systems dynamics; the Thermostatic expansion valve model, however, is a dynamic one. The parameter estimation algorithm developed is validated on two different experimental systems to confirm the practicality of its approach. Knowing the model parameters accurately can lead to a better model for control and fault detection applications. In addition to parameter estimation, this thesis also provides and validates a simple usable mathematical model for the Thermostatic expansion valve.

Many congestion control mechanisms have been proposed to solve the problems of a high loss rate and inefficient utilization of network resources in the present Internet. This problem is caused by competition between traffic flows while the network is congested. Differentiated Services (DiffServ) architecture permits the allocation of various levels of traffic resource requirements needed for Quality of Service (QoS). Random Early Detection (RED) is an efficient mechanism to pre-drop packets before actual congestion occurs, and it is capable of introducing a random early packet dropping scheme, and based on the queue length in reaching a certain degree of fairness for resource utilization. However, it still suffers from a lack of robustness among light traffic load, or in heavy traffic load using fixed RED parameters. In this dissertation, we modified the RED scheme and proposed a novel adaptive RED model, which we named the OURED model, to enhance the robustness of resource utilization so that it could be utilized in the DiffServ edge router. The OURED model introduces two additional packet dropping traces, one is Over Random Early Detection (ORED), which is used to speed up the dropping of packets when the actual rate is higher than the target rate, and the other one is the Under Random Early Detection (URED), used to slow down the packet dropping rate in the reverse situation. The simulation results show that OURED is not only more robust than MRED in resource utilization, but that it also can be implement efficiently in the DiffServ edge router. Another model proposed in this dissertation is the Age-Based packet discarding Traffic Conditioner. For the reason that the file sizes of on going flows are fairly disparate on the current network, we propose an ¡§Age-Based¡¨ packet discard scheme in the Traffic Conditioner of a gateway, to improve the performance of file transmission. The on going flows will be grouped to three classes of priority according to their ¡§age¡¨ as network congestion occurs and the simulation results show that the proposed model can work efficiently in most of the congestion conditions.

In this thesis analysis and design of a wide input range DC-DC converter is proposed along with a robust power control scheme. The proposed converter and its control is designed to be compatible to a fuel cell power source, which exhibits 2:1 voltage variation as well as a slow transient response. The proposed approach consists of two stages: a primary three-level boost converter stage cascaded with a high frequency, isolated boost converter topology, which provides a higher voltage gain and isolation from the input source. The function of the first boost converter stage is to maintain a constant voltage at the input of the cascaded DC-DC converter to ensure optimal performance characteristics with high efficiency. At the output of the first boost converter a battery or ultracapacitor energy storage is connected to take care of the fuel cell slow transient response (200 watts/min). The robust features of the proposed control system ensure a constant output DC voltage for a variety of load fluctuations, thus limiting the power being delivered by the fuel cell during a load transient. Moreover, the proposed configuration simplifies the power control management and can interact with the fuel cell controller. The simulation results and the experimental results confirm the feasibility of the proposed system.

Thesis (M.S.)--Oregon State University, 2006. / Printout. Includes bibliographical references (leaves 57-59). Also available on the World Wide Web.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-19Bitstream added on 2014-06-13T20:29:07Z : No. of bitstreams: 1 terrazas_tm_me_bauru.pdf: 4348012 bytes, checksum: 27e94d130fad8ef6a3527dccde1db635 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Dentre as muitas topologias de condicionadores de energia disponíveis na literatura, destaque especial tem sido dado aos filtros ativos de potência, dispositivos tipicamente eletrônicos, controlados digitalmente. Neste sentido, as topologias mais estudadas são as de filtros ativos paralelos, filtros ativos série e filtros ativos universais (série-paralelo). Neste trabalho, foi dada atenção especial ao estudo de um filtro ativo universal, também conhecido coo Condicionador Unificado de Qualidade de Energia (CUQE) ou em inglês, Unified Power Quality Conditioner (UPQC). Assim, dentre os muitos assuntos que permeiam o projeto e implementação deste dispositivo, este trabalho propõe novos algoritmos para a geração de referência dos conversores eletrônicos, bem como algoritmos de inicialização e proteção do CUQE. Os algoritmos de referênciasão baseados em técnicas de álgebra vetorial e filtragem digital, enquantoas rotinas de inicialização e proteção visam à solução de problemas de ordem prática, para que o dispositivo possa ser utilizado em ambiente industrial, como produto. Um estudo sobre os controladores de tensão e corrente também foi realizado e as técnicas mais adequadas estão descritas no trabalho. Destaca-se que todos os algoritmos de geração de referência, proteção, inicialização e os controladores foram avaliados e validados por meio de simulações computacionais e resultados experimentais. No caso dos resultados experimentais, foram realizados ensaios em malha aberta para validação dos algoritmos de referência, bem como ensaios em um protótipo de CUQE, de potência igual a 75 KVA, os quais validaram o desempenho de todos os algoritmos desenvolvidos em um dispositivo real para aplicações industriais / Among different topologies of power conditioners found in literature, special emphasis has been given to active power filters (typically power electronic devices with digital control). In this sense, the most studied topologies have been the parallel active filters, the series active filters and the unified active filters (series-parallel). In this work, special attention was given to the study of a Unified Power Quality Conditioner (UPQC). Thus, among many issues that underline the design and implementation of this device, this dissertation proposes new algoritmos for the generation of voltage and current references to the applied power converters, as well algoritmos for the initialization and protection of the UPQC. The reference algorithms are based on vector algebra and digital filtering techniques, while the initialization and protection routines aimed to solve practical problems, so the device can be used in and industrial environment, as a commercial product. The voltage and current controllers were also studied and the most suitable techniques are described. It is noteworthy that all proposed algorithms and controllers have been evaluated and validated by means of computer simulations and experimental results. The experimental validation were performance by means of open loop tests, as well as considering an UPQC prototype (75 KVA rated) in order to validate the overall UPQC development and the performance of the proposed algorithms

Orientador: José Luz Silveira / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Jose Nedilo Carrinho de Castro / Banca: João Manoel Dias Pimenta / Banca: Luiz Francisco Marcon Ribeiro / Resumo: Máquinas de absorção são dispositivos que produzem frio ou calor útil utilizando como fonte principal o calor residual de processos ou da queima de combustíveis diversos. Estes sistemas de refrigeração podem ser recomendados para aplicações em sistemas de condicionamento de ar de ônibus e caminhões, onde o espaço disponível para a instalação do mesmo é pequeno. Neste trabalho efetua-se o balanço exergético de uma máquina de absorção que utiliza o calor dos gases de exaustão de um motor de combustão interna (diesel) como fonte de energia. Este sistema é aplicado como ar condicionado veicular alternativo. O cálculo baseia-se em sistema aplicado a um ônibus, onde há um grande fluxo de gases de exaustão a elevadas temperaturas. Conclui-se que o calor residual liberado pelo ônibus é suficiente para acionar o sistema de ar condicionado alternativo, e que em termos exergéticos as maiores irreversibilidades estão associadas ao gerador (desorbedor), indicando de certo modo a necessidade de efetuar melhorias neste componente do sistema de absorção. Finalmente a Análise da Eficiência Ecológica é aplicada, considerando o sistema alternativo para um ônibus com motor Mercedez-Benz. A utilização do mesmo possibilita, além de uma visível economia de combustível, a melhoria da eficiência global e ecológica. / Abstract: Absorption machines are devices that produce useful cold or heat using the residual heat of systems or combustion of several fuels. These absorption refrigeration systems can be recommended for applications in air conditioning systems of buses and trucks, which have a restricted space available for their installation. This work presents the energetic and exergetic balances of an absorption machine that uses the exhaust gases of an internal combustion engine (diesel) as source of energy. Such system is applied as an alternative vehicular air conditioner. The calculation is based on a bus-installed system where a high flow of exhaust gases at high temperatures is produced. It is concluded that the residual heat released by the bus is sufficient to activate the alternative air conditioning system, and that the largest irreversibilities in exergetic terms are associated to the generator (desorber), indicating somewhat the need to accomplish several improvements in this component of the absorption system. Finally the Ecological Efficiency Analysis are applied considering the alternative system to a bus with a Mercedez-Benz Engine. Using that engine enable an economy of combustion and a global and ecological efficiency better. / Doutor

Orientador: Luiz Roberto Carrocci / Banca: Felipe Rinaldo Queiroz de Aquino / Banca: Luiz Octávio Mattos dos Reis / Resumo: Este trabalho analisa edifícios que, devido a sua arquitetura moderna, utilizam grande superfície de vidro nas fachadas apresentando, na maior parte das vezes, problemas de conforto térmico. Como objeto deste estudo decidiu-se por um prédio da UNESP, campus de Guaratinguetá. A análise realizada foi baseada no estudo da insolação (diagrama solar), em medidas locais de temperatura, umidade e no levantamento da carga térmica, objetivando avaliar as condições do edifício e propor soluções visando um melhor conforto térmico com a otimização do consumo de energia elétrica. / Abstract: This work analyzes buildings that, due to their modern architecture, use a great glass surface in the facades presenting, most of the time, problems of thermal comfort. As object of this study we chose a building of UNESP, campus of Guaratingueta. The accomplished analysis was based on the study of the heatstroke (solar diagram), in measuring temperature places, humidity and in the rising of the thermal load, aiming at evaluating the conditions of the building and to propose solutions seeking a better thermal comfort with the optimization of the consumption of electric energy. / Mestre

CAPES / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo de controle baseado em controle ótimo para um sistema de condicionamento de energia. Para o projeto do controlador, propõe-se uma nova modelagem deste sistema, onde se inclui as dinâmicas impostas pela tensão da rede no ponto de conexão. O sistema de condicionamento de energia é capaz de atuar como um controlador de qualidade de energia, fornecendo potência reativa e não-ativa, mesmo submetido a cargas lineares e/ou não-lineares desequilibradas. Além disso, este trabalho propõe uma solução para a redução da defasagem inserida pelo filtro analógico passa-baixas de segunda ordem, anti-aliasing. O sistema de condicionamento de energia faz uso de um inversor de tensão (VSI do inglês Voltage Source Inverter ) trifásico a três fios. A geração das referências de corrente é obtida através de um método recentemente proposto e baseia-se na teoria de filtragem ótima. Este algoritmo, aliado às técnicas de controle escolhidas, permite que se obtenha um compromisso satisfatório entre resposta transitória e rejeição às perturbações na geração destes sinais e controle do sistema como um todo. No final do trabalho, a técnica de controle apresentada é comparada à outras duas técnicas aplicadas a este tipo de sistema, a saber, Proporcional-Integral (PI) e Regulador Linear Quadrático com parcela integral (LQRI), de forma a verificar a eficácia do método desenvolvido. Nesta comparação, verifica-se o desempenho destes controladores e do controlador proposto de acordo com diversos critérios de desempenho: rastreamento das referências, taxa de distorção harmônica de tensão e corrente bem como robustez a variações da impedância da rede. / This work presents the development of a control system, based on optimum control theory, applied for an energy conditioner device, where it is included, on its model, the dynamics imposed by the grid voltages at the connection point. The power conditioner system acts as a quality energy controller, supplying reactive and non-active power, even under unbalance linear and non-linear loads. Moreover, the present work proposes a solution for reducing the phase deviation problem inserted by a second order low-pass filter, used for mitigating the aliasing problem, showing an instrumentation alternative to solve this problem. The energy conditioner topology uses a three-phase three-legs shunt voltage source inverter (VSI). The current reference generation is obtained from a recently proposed method, based on optimum filtering theory. This algorithm, together with the chosen control strategy, allows to obtain a satisfactory compromise between transient response and perturbation rejection on the generation of the reference signals and control of the whole system. At the end of this work, a comparison among the proposed control structure and two others controllers, namely Proportional-Integral (PI) and Linear Quadratic Regulator with Integral action (LQRI), is made in order verify the efficacy of the developed methodology. On this comparison, its presented the performance of these 3 controllers, considering several performance criteria: reference tracking, voltage and current harmonic distortion as well as robustness of the system under grid impedance changes.

CAPES / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo de controle baseado em controle ótimo para um sistema de condicionamento de energia. Para o projeto do controlador, propõe-se uma nova modelagem deste sistema, onde se inclui as dinâmicas impostas pela tensão da rede no ponto de conexão. O sistema de condicionamento de energia é capaz de atuar como um controlador de qualidade de energia, fornecendo potência reativa e não-ativa, mesmo submetido a cargas lineares e/ou não-lineares desequilibradas. Além disso, este trabalho propõe uma solução para a redução da defasagem inserida pelo filtro analógico passa-baixas de segunda ordem, anti-aliasing. O sistema de condicionamento de energia faz uso de um inversor de tensão (VSI do inglês Voltage Source Inverter ) trifásico a três fios. A geração das referências de corrente é obtida através de um método recentemente proposto e baseia-se na teoria de filtragem ótima. Este algoritmo, aliado às técnicas de controle escolhidas, permite que se obtenha um compromisso satisfatório entre resposta transitória e rejeição às perturbações na geração destes sinais e controle do sistema como um todo. No final do trabalho, a técnica de controle apresentada é comparada à outras duas técnicas aplicadas a este tipo de sistema, a saber, Proporcional-Integral (PI) e Regulador Linear Quadrático com parcela integral (LQRI), de forma a verificar a eficácia do método desenvolvido. Nesta comparação, verifica-se o desempenho destes controladores e do controlador proposto de acordo com diversos critérios de desempenho: rastreamento das referências, taxa de distorção harmônica de tensão e corrente bem como robustez a variações da impedância da rede. / This work presents the development of a control system, based on optimum control theory, applied for an energy conditioner device, where it is included, on its model, the dynamics imposed by the grid voltages at the connection point. The power conditioner system acts as a quality energy controller, supplying reactive and non-active power, even under unbalance linear and non-linear loads. Moreover, the present work proposes a solution for reducing the phase deviation problem inserted by a second order low-pass filter, used for mitigating the aliasing problem, showing an instrumentation alternative to solve this problem. The energy conditioner topology uses a three-phase three-legs shunt voltage source inverter (VSI). The current reference generation is obtained from a recently proposed method, based on optimum filtering theory. This algorithm, together with the chosen control strategy, allows to obtain a satisfactory compromise between transient response and perturbation rejection on the generation of the reference signals and control of the whole system. At the end of this work, a comparison among the proposed control structure and two others controllers, namely Proportional-Integral (PI) and Linear Quadratic Regulator with Integral action (LQRI), is made in order verify the efficacy of the developed methodology. On this comparison, its presented the performance of these 3 controllers, considering several performance criteria: reference tracking, voltage and current harmonic distortion as well as robustness of the system under grid impedance changes.

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