Chaos Theory, Nonlinear, Dynamics, Feedback Controlled Systems, Power Switches
Discipline
Electro-technology (Council of Physical Sciences)
70 %
Ortelius classification: Applied electronics
Automation and Computer Science (Council of Physical Sciences)
30 %
Ortelius classification: Automation
Panel
Informatics and Electrical Engineering
Department or equivalent
Department of Automation and Applied Informatics (Budapest University of Technology and Economics)
Participants
Balogh, Attila Bartal, Péter Buti, Balázs Gaudia, Andor Hamar, János Kerekes, Sándor Kis, Péter Korondi, Péter Oláh, István Sütő, Zoltán Sziebig, Gábor Takarics, Béla
Starting date
2008-04-01
Closing date
2012-06-30
Funding (in million HUF)
23.984
FTE (full time equivalent)
11.35
state
closed project
Summary in Hungarian
Káosz elméleti kutatások 20-30 éve kezdödtek, futótüzként terjedtek és azóta a tudományos alapkutatások frontvonalában vannak a természettudományokban igy a mérnöktudományokban is. OTKA támogatás módot ad az eddigi eredményes nemzetközileg elismert (hivatkozások, publikációk, meghivások, kitüntetések, stb) kutatás folytatására. A multhoz hasonlóan a kutatást a teljesitményelektronika területen folytatnánk, amelynek három sajátosságát hangsúlyozzuk. Itt a szabályozott rendszer még abban az esetben is nemlineáris ha a z összes eleme lineáris, ezért képes kaotikus állapotba jutni. Másik sajátosság az élet minden területére kiterjedö rendkivül nagy számú alkalmazás és végül az a szerencsés találkozás,miszerint alapkutatást kell folytatni, hiszen a káosz elmélet a kiépülés stádiumában van ugyanakkor az eredmények közvetlenül alkalmazásra kerülhetnek. A kutatás két nagy célterülete az energia konverzió és a mozgásszabályozás. Egyik fő cél, hogy az eredmények az analizis felöl a tervezés irányába tolódjanak. Választ keresünk arra, hogy a strukturától, paraméterektől, kiindulási állapottól miként függ a káoszhoz vezetö út, és a kaotikus állapot. Miként lehet elkerülni a kaotikus állapot kialakulását, ill. miként lehet fenntartani azt. Jelenleg az első látszik fontosabbnak, de vannak érvek a második jelentösége mellett is. Vannak akik ugy vélik, hogy egyes rendszerek kaotikus állapotban jobb dinamikával müködnek hasonlóan a harci repülőgépekhez, amelyeket labilisra terveznek és csak szabályozással stabilizálnak igy érve el a gyorsabb, fürgébb géphez. Egyéb alkalmazás: elektromágneses zavarás csökkentés, hirközlés titkositás, keverés javitás vegyészetben, stb. Kutatás nemzetközi szintü elméleti, gyakorlatban alkalmazható eredményeket, rangos publikációkat, PhD téziseket, nemzetközi előadásokat, további elismeréseket igér.
Summary
The researches in Chaos theory started 20-30 years ago and they spread like wild fire. Since then they are in the front line of basic research in the natural sciences including engineering. Support from OTKA ensures the continuation of the internationally recognized research (citations, publications, invitations, awards e.t.c.). Like in the past the research would be carried out in the field of power electronics. Its three characteristic features should be pointed out. Here the feedback controlled system is nonlinear even when all of its components are linear, therefore it can reach the chaotic state. Second their applications are widespread covering all area of modern life. Finally, here a fortunate merge is realized between the basic research and application as the chaos theory is in its development state and the results in this field can directly be applied. The two large target areas of research are the energy conversion and the motion control. One of the main aims is to move toward the direction of design from analysis with the results. We search for the answer of the questions as follows: How the route to chaos and the chaotic state depend on the structure, parameters and initial condition. How the chaotic state can be avoided and the opposite how it can be sustained. At present the first issue seems to be more significant one but there are arguments supporting the importance of the second issue. Some researchers argue that certain systems can operate faster with better dynamics in chaotic state similarly to fighter airplanes designed to be unstable and stabilized only by feedback control achieving this way speedier planes improving their maneuverability. Further applications are: reduction of electromagnetic interference, chaotic carrier signal in communication, mixing in chemistry e.t.c. The research promises results at international level in theory, in the field of application, novel publications, PhD theses, lectures abroad and further recognitions.
Final report
Results in Hungarian
A kutatás négy témakörben folyt.
Kaotikus tartományban működő nemlineáris villamos hajtás stabilis trajektóriára állítása témában a legfontosabb eredmény az volt, hogy a motor árammal arányos jelhez külső periodikus fűrészfog alakú jelet adva el lehetett érni a jel meredekségének megváltoztatásával, hogy a rendszerre ható külső jelek (terhelő nyomaték, tápfeszültség, fordulatszám alapjel) terének egy általunk megválasztott széles tartományában a rendszer stabilis maradjon, míg ugyanitt a fűrészfog alakú jel nélkül a rendszer kaotikus, labilis állapotba került.
A megújuló energiák témában az ultranagy fordulatszámú gép szabályozásával, egy új kombinált napelem-termikus rendszer elméleti, szimulációs és kísérleti vizsgálatával és a mikrogridek feszültségszabályozásával foglalkoztunk. A pulzus szélesség modulációs eljárásokkal kapcsolatban egyes irodalmi állításokkal szemben bizonyítottuk, hogy jelentős egyenáramú komponens is felléphet. Francia, olasz és japán kooperációban végzett kutatás során a konverterek által generált harmonikusokat csökkentő két módszert dolgoztuk ki.
Az eredményeket 45 cikkben publikáltuk. Egy kivételével valamennyi angol nyelvű és három kivételével valamennyi külföldön jelent meg Európa, Amerika, Ázsia és Afrika országaiban.
Results in English
The research has had four topics. The most important result in the topic dealing with the connection to a stable orbit of a chaotic trajectory of nonlinear electrical drive operating in chaotic region was as follows:
The system remain stable in wide range of the input signals (load torque, supply voltage, speed reference signal) selected by us provided that, the slope of an input periodical saw tooth signal added to the signal proportional to the motor current has been change. Otherwise the system remained operating in chaotic state without the application the saw tooth signal.
In the renewable energy topic the control of ultra-high speed machine and the theoretical and simulation, test of the new combined solar-thermal system as well as voltage control of micro-grids were the research fields.
Contrary to the statements found in the relevant literature dealing with the pulse width modulation it has been proved that considerable amount of DC-DC current can be generated. Two methods for suppressing harmonics generated by the electrical energy conversion have been developed in French, Italian, and Japanese cooperation. The research results have been published in 45 papers. All of them but one was written in English and they were published outside of Hungary in Europe, Asia, America, and Africa except three of them.
István Nagy, Péter Bartal: Quasi-Subharmonics in PWM Inverters, EPE-PEMC 2010, 6-8 September, 2010, Ohrid, Republic of Macedonia, pp. T13-34-T13-39, CD Rom ISBN: 978-1-4244-7854-5, IEEE Catalog Number: CFP1034A-DVD, 2010
J. Hamar, I. Nagy, H. Funato, Y. Nishida, H. Ohsaki, E. Masada: Discrete-time Modeling Tools for DC-DC Converters, IPEC 2010, 2010 International Power Electronics Conference, Sapporo, Japan, 21-24 June, 2010, pp. 1088-1093, CD Rom ISBN: 978-1-4244-5395-5, IEEE Catalog Number:CFP-10541, 2010
Bence Kovács, Géza Szayer, Ferenc Tajti, Péter Korondi, István Nagy: Robot with Dog Type Behavior, 17th Int. Conference on Electrical Drives and Power Electronics “EDPE’11”, The High Tatras, Slovakia, 28-30 September, 2011, pp. 347-353, 2011
Z. Varga, R.K. Jardan, I. Nagy: Ultrahigh Speed Induction Generators Applied in Disperse Power Plants, INTELEC’11, 33rd International Telecommunications Energy Conference, Amsterdam, The Netherlands, 9-13 October, 2011, p. 7, ISBN: 978-1-4577-1248-7, IEEE Catalog Number: C, 2011
