Direct democracy - dillemas and perpectives

Крај XX и почетак XXI века обележиле су драматичне промене на глобалном плану. Процеси демократизације, демократске трансформације и консолидације демократије, захватили су до тада тоталитарне комунистичке поретке Централне и Источне Европе, да би потом узели маха и у другим деловима света. Нови облици друштвених интеракција уз рушење дотадашњих баријера и пратећи „демократски дефицит“, отворили су простор за редизајнирање постојећих и увођење нових демократских установа. На почетку XXI века народне иницијативе и референдуми добијају на пуном значају, а грађани добијају све шире могућности да активно партиципирају у доношењу политичких одлука. Јачањем њихових когнитивних капацитета и одлуке које се доносе овим путем имају све већу политичку тежину. Институционални механизми директне демократије се уграђују у све већи број политичких система широм света. Кључни разлог овога тренда лежи у настојању да се између грађана и политичких агената како би се повратило пољуљано поверење у демократски облик владавине. Директна демократија неизбежно доприноси и јача међуграђанске везе, асоцијативну демократију, социјални капитал: најзначаjније компоненте за успешно функционисање демократског поретка. Директна демократија и учешће грађана у законодавним и контролним процедурама, као и активна грађанска партиципација у јавним пословима неизбежно воде демократској социјализацији. Из тог разлога, централне представничке институције, попут парламента, нису довољан гарант опстанка демократских вредности у једном друштву. Партиципативни и директно-демократски инструменти од посебног су значаја за грађанску социјализацију и изградњу демократске политичке културе. У савременим демократијама се углавном институционализује хибридни модел који с једне стране обухвата представничку демократију, док с друге стране она бива допуњена различитим облицима директне демократије, попут референдума и народних, грађанских иницијативаThe turn of the 21st century was marked by dramatic changes on a global scale. The processes of democratisation, democratic transformations and consolidations of democracy swept through the hitherto totalitarian communist regimes in Central and Eastern Europe, gaining additional momentum in other parts of the world. New forms of social interactions, combined with the breakdown of previous barriers and the accompanying “democratic deficit“ opened a space for re-designing of the existing and introduction of new democratic institutions. At the beginning of the 21st century, people's initiatives and referenda reach their full significance, while citizens enjoy increasing opportunities to actively participate in political decision-making. Along with the increase of their cognitive capacities, decisions made in this manner gain political weight. The institutional mechanisms of direct democracy are incorporated in a growing number of political systems around the world. The key reason behind this trend lies in the attempt to create a connection between citizens and political agents in order to restore the shaken confidence in the democratic system. Direct democracy inevitably contributes to and bolsters links among citizens, associative democracy, social capital – the key components for the successful functioning of democracy. Direct democracy and civil participation in public affairs inevitably lead to the democratic socialisation. For this reason, the central representative institutions, such as the parliament, do not provide sufficient guarantee for the survival of democratic values in society. The participatory and direct democracy instruments are of particular importance for civil socialisation and political culture creation. The model institutionalised in most contemporary democracies is a hybrid one including participatory democracy on the one hand, while on the other being complemented by different forms of direct democracy, such as referenda and people's, or civic initiative

Direct torque control of induction motor in field weakening regime

Предмет научне расправе у овом раду је развој алгоритма за директно управљање асинхроним мотором у режиму слабљења поља, који треба да обезбеди максималне перформансе при раду са великим брзинама. У првом поглављу наведени су мотиви за истраживање, детаљно је анализирана стручна литература и идентификовани су нерешени проблеми везани за предметно истраживање. Истакнуте су мањкавости досадашњих резултата у управљању асинхроним мотором у режиму слабљења поља, као и смернице за развој нове структуре за директно управљање која ће да у потпуности искористи расположиве ресурсе мотора и придруженог погонског претварача, те је дат садржај даљег излагања. Друго поглавље дисертације бави се формирањем математичких модела асинхроног мотора и придруженог погонског претварача прилагођених директном управљању. Mатематички модели изведени су уз уобичајене идеализације које се користе у општој теорији електричних машина. У овом делу описан је и поступак управљања погонским претварачем заснован на методи модулације вектора напона. Предмет трећег поглавља је анализа транзијентне моментне карактеристике асинхроне машине у режиму слабљења поља. Анализирана је могућност добијања максималног момента у зависности од карактеристика погонског претварача. Истражен је утицај струјног, напонског, те истовременог струјног и напонског лимита на максимални момент у режиму слабљења поља. Анализирана је проблематика колапса флукса ротора, која је последица напонског лимита у слабљењу поља. У четвртом поглављу детаљно су анализирани карактеристични приступи управљања асинхроним мотором у слабљењу поља. Поглавље се састоји од четири дела. Прво је изведен општи модел векторски управљаног асинхроног мотора, на основу којег су анализиране варијанте векторског управљања према флуксу ротора и флуксу статора у слабљењу поља. Након тога је анализиран један типичан алгоритам директног управљања у слабљењу поља. На крају поглавља анализа је заокружена међусобним поређењем карактеристика ова три репрезентативна постојећа концепта управљања асинхроном машином. У петом поглављу истражена је промена момента, флуксева статора и ротора, клизања, синхроне брзине и струје у лимиту напона током једне управљачке периоде, а у лимиту напона. Изведен је израз за промену момента у лимиту напона током управљачке периоде у општем случају. На основу спроведене анализе, на оригиналан начин је у комплексној равни приказано кретање одговарајућих полифазора асинхроног мотора у режиму слабљења поља. Шесто поглавље садржи синтезу оригиналне управљачке структуре за директно управљање моментом у слабљењу поља. Полазна основа за формирање структуре је захтев да се расположиви напон инвертора у потпуности искористи. Пошто су у напонском лимиту компоненте флукса и момента спрегнуте, како у стационарном стању, тако и у прелазним режимима, једина физички независна управљачка величина тада је фазни став (угао) напона статора. У циљу формирања алгоритма за директно управљање у слабљењу поља, прво је изведен динамички математички модел асинхроне машине у лимиту напона. Усвојена је модификација генерализованог математичког модела у синхроно ротирајућем координатном систему, те је тако модификовани модел линеаризован и добијена је одговарајућа функција преноса. Усвојене се одговарајуће апроксимације које знатно олакшавају извођење функције преноса и дата је детаљна анализа оправданости тих апроксимација, поређењем понашања апроксимираног и комплетног модела. На основу усвојене функције преноса асинхроног мотора при раду са пуним напоном у слабљењу поља, предложена је оригинална управљачка структура за регулацију момента, а затим и поступак за одређивање потребних параметара регулатора за добијање жељеног одзива. Као пројектни захтеви за перформансама регулатора момента постављени су брз апериодски одзив и нулта грешка стационарног стања. Након синтезе, добијене перформансе предложеног регулатора момента илустроване су путем рачунарских симулација. Путем рачунарских симулација анализиран је и утицај варијације параметара регулатора и напона напајања. У наставку је формирана и надређена структура за управљање брзином у слабљењу поља. Предложена је структура регулатора и усвојен је поступак за избор вредности параметара. Као пројектни захтев за перформансе регулатора брзине постављени су стриктно апериодски одзив без прескока, као и нулта грешка стационарног стања. Приликом пројектовања брзинске петље динамички је уважена и промена лимита по превалном моменту. На крају поглавља, перформансе предложеног регулатора брзине проверене су рачунарском симулацијом. Експериментална верификација предложеног решења описана је у седмом поглављу. Као репрезентативни, одабрана су три карактеристична радна режима: први, у коме је испитиван одзив на правоугаону референтну вредност момента при константној брзини обртања, затим други, у коме је испитивано убрзавање погона до троструке номиналне брзине при правоугаоној референтној вредности момента, те трећи, гдје је испитан рад погона са затвореном повратном спрегом по брзини. Резултати експеримента приказани су у облику осцилоскопских снимака и детаљно су коментарисани. У осмом поглављу (Закључак) истакнути су главни доприноси појединих поглавља и докторске дисертације у целини. Такође, указано је и на могуће правце даљег развоја у разматраној области. На крају рада налази се списак коришћене литературе, те прилог који садржи математичка извођења која би оптеретила основни текст, податке кориштене у рачунарским симулацијама, као и технички опис конкретно реализованог прототипа.Тhe subject of the dissertation is development of an algorithm for direct control of induction motor in field weakening regime, which should provide improved performance when working at high speeds. In the first Chapter motivation for the research is given, available references are analyzed in detail, and unsolved problems in the field of research are identified. Limitations of the existing solutions for induction motor control in field weakening mode are pointed out. Guidelines for the development of new structure for direct control which will fully utilize motor and power converter capabilities are given. The outline of the rest of thesis is presented. The second Chapter of the dissertation starts with the development of mathematical models of induction motor and matched power converter suitable for direct control. Mathematical models are developed with usual approximations used in the general theory of electric machines. The space vector modulation technique for power inverter control is also described in this section. The subject of the third Chapter is the analysis of torque transient characteristicsof an induction machine in field weakening regime. The ability of obtaining the maximum torque dependening on voltage and current limits of a drive is investigated. The influence of current limit, voltage limit, and combined current and voltage limits on torque characteristics in field weakening regime and ability of achieving maximal torque is investigated. The problem of rotor flux collapse, as a consequence of voltage limit in the field weakening mode, is explained in detail. The fourth Chapter analyzes in detail typical approaches for control of induction motors in field weakening regime. The Chapter consists of four parts. In the first part a general model of vector controlled induction motor drive is derived. On the proposed model, various stator and rotor flux vector controls in the field weakening regime are analyzed in the second and the third part of the Chapter. After that, a typical algorithm for direct torque control applicable in the field weakening regime is presented. At the end of the Chapter, all three presented methods are compared to each other. In the fifth Chapter the changes in torque, stator and rotor fluxes, slip and synchronous speed during a single control period at the voltage limit are analyzed. The expression for torque change at voltage limit is derived for the general case. Based on the presented equations, the original representation of induction motor polyphasor trajectories in the field weakening regime is given. The sixth Chapter contains a synthesis of the original control structure for direct torque control in field weakening regime. The proposed structure is based on the requirement to fully utilize available inverter voltage. Since both flux and torque producing components are coupled at the voltage limit, in both steady state and during transients, the only independent control variable is stator voltage phase angle. In order to create an algorithm for direct torque control in field weakening mode, a dynamic model of induction machine at voltage limit is developed first. The model is developed as a modification of generalized mathematical model in the synchronously rotating reference frame. This model is linearized around the operating point, and the induction motor transfer function in field weakening mode is obtained. The adopted approximations are discussed, by comparing behaviors of approximate and full order models using computer simulations. Based on the adopted transfer function, the original control structure of torque regulation is presented. Design performance requirements for torque regulator are zero torque error in steady state and fast transient response. The procedure for creating the control structure and calculating the regulator gains is explained in detail. The key part of the structure is torque regulator with variable gains, i.e., Gain Scheduling torque regulator is used. Performance of the proposed torque controller is illustrated through computer simulations. Impacts of motor parameter changes and supply voltage variations are analyzed through computer simulations too. At the end of the Chapter, the outer speed control loop synthesis procedure is presented. Performance requirements are strictly aperiodic speed response and zero error in steady state. Control structure and parameter tunings are explained in detail. In the proposed structure, the control limits are dynamically changed following the break-down torque changes. Performance of the proposed speed controller is validated by the computer simulation. Experimental verification of the proposed solution is described in seventh Chapter. As a representative, three typical operating modes are verified: first, the response to a rectangular change of torque reference at constant speed, the second mode, in which the motor accelerates and decelerates to the triple rated speed, and the third, where the closed speed loop performance is tested. Experimental results are presented in a form of oscilloscope readings and are discussed in detail. In the eighth Chapter (Conclusion) the major contributions from all chapters and the dissertation in general are highlighted. Possible directions for further work in the field of research are pointed out. Bibliography, mathematical derivations excluded from the main text for clarity, data used in computer simulations, as well as the technical description of the realized prototype are given at the and of the dissertation

Environmental influence on the safety and reliability of electrical and communication systems

Electrical systems may fail due to change in the properties of constituent materials under environmental influence. This failure may engender catastrophic events, such as material damage, environmental disasters or loss of human lives. For example, ships, as complex systems, are exposed to the aggressive nature of the marine environment. The influence of dominant factors on dielectric properties is analyzed in this paper through the relative dielectric constant, and the refractive index. Parameter changes are shown to alter the value of the constant by numerical examples. These different values can result in fatal system failures. Taking into account these facts, the influence of material on the electrical system is illustrated to make the reliability calculation more complex. The results were negative, as shown in the Calculation and results section

Data-Based Modelling of Significant Wave Height in the Adriatic Sea

The paper deals with sea wave modelling based on available data acquired from a satellite-calibrated numerical model. The idea is to use an artificial neural network, as a flexible tool capable of modelling nonlinear processes, for significant wave height (SWH) modelling at a single point in the Adriatic Sea. The focus of the paper was not to develop a new type of ANN, but rather to use it as a modelling tool and identify the most significant input variables for SWH modelling in the Adriatic Sea, among the available data. Linear and nonlinear regression models were also developed for purposes of comparison of neural network performances with those of traditional data modelling methods. A total of 22 years of data were used - 20 years of data with a 6 h sampling step time, i.e. 30684 data samples were used to calibrate the models, while 2 years of data, i.e. 2920 data samples were used to test the models’ performances. Simulation results proved the ability of an artificial neural network to model SWH with high accuracy based on available data. Furthermore, the artificial neural network model proved to be more accurate than traditional statistical models, especially when multiple input variables were used

Complex Hydrological System Inflow Prediction using Artificial Neural Network

Artificial neural networks have been successfully used to model and predict water flows for a few decades. Different network types have proven to work better in different cases and additional tools and algorithms have been implemented to improve those neural models. However, some problems still occur in certain cases. This paper deals with the limitation of complex hydrological system inflow prediction using artificial neural network and inflow time series. This limitation is called the prediction lag and it disables the model from giving accurate predictions. To eliminate the prediction lag and to extend prediction horizon an alternative input variable named forecasted precipitation frequency is proposed in addition to antecedent inflow time-series. Simulation results prove the efficiency of the proposed solution that enables time series neural network model for 7th-day inflow prediction. This represents important information in operational planning of the hydrological system, used for short-term optimization of the system, e.g. optimization of the hydroelectric power plant operation

Wind Disturbance Suppression in Autopilot Design

Environmental conditions affects ship’s course. Hence, it affects velocity, and efficiency of fuel consumption, which is an important research topic nowadays. Therefore, it is important to take it into account in the design of ship’s autopilots. In this paper a method is proposed to compensate for wind’s influence, which is based on wavelet transform by introducing the so called wavelet anti-filter. The anti-filter is added to the feed-forward branch of the classic autopilot design scheme, which consists of feedback loop and PID controller. The anti-filter branch represents a modification of the classic scheme

System Identification in Difficult Operating Conditions Using Artificial Neural Networks

To investigate an ability of system identification in difficult operating conditions. A simulation based experiment was performed on a simple second order system with white noise signal superimposed to the output signal. Interferences are added to the output signal in order to simulate difficult operating conditions present in a real system environment. Based on system simulation measurements, the system was identified using conventional method with least squares estimate and an alternative method, a multi-layer perceptron (MLP) network. Graphical evaluation of simulation results showed that MLP network produced better results than conventional model, with significantly better results in case of interferences in the output signal. To model dynamic system, a simple two-layer perceptron network with external dynamic members was trained in Matlab using Levenberg-Marquardt algorithm

Towards an improved energy efficiency of the interior permanent magnet synchronous motor drives

This paper investigates the possibility of energy efficiency increase in the drives with high speed permanent magnet synchronous motors. The losses are decreased by the proposed procedure, i.e. proper allocation of the available stator current capacity to the direct and quadrature current components. The approach provides increased energy efficiency by varying the ratio between copper and iron losses. [Projekat Ministarstva nauke Republike Srbije, br. III042004

Unaprijeđeno upravljanje momentom visokobrzinskog pogona s asinkronim motorom bez mjerenja brzine

This paper presents improved torque control scheme for a high speed sensorless induction motor drive. The proposed high speed torque control scheme substitutes the flux oriented control by the voltage angle control in the flux weakening regime. This scheme uses maximum of available inverter voltage, alleviates well known problems of current control schemes in conditions with insufficient voltage margin and avoids the influence of estimated speed error to the achieved flux level. The algorithm uses similar slip control as flux oriented control algorithm, but is applied without an outer flux trajectory reference which is typical for the flux weakening, providing a fast and well damped torque response even if error in estimated speed is present. Experiments confirm the effectiveness of proposed torque control algorithm, smooth transition from the flux oriented control in the base speed region to the voltage angle control in the flux weakening, superior dynamic performance of the voltage angle torque control, and its robustness to an estimated rotor speed error.U radu je predstavljena unaprijeđena shema upravljanja za pogon visokobrzinskog asinkronog motora bez mjerenja brzine. Predloženi postupak zamjenjuje vektorsko upravljanje upravljačkom strukturom s upravljanjem kutom napona u slabljenju polja. Predložena shema koristi maksimalni raspoloživi napon invertora, eliminira dobro poznate probleme strujno reguliranih pogona u uvjetima s nedovoljnom rezervom napona i eliminira utjecaj greške u estimaciji brzine na dostignutu razinu toka. Algoritam koristi sličnu kontrolu klizanja kao i vektorsko upravljanje, ali bez tipičnog vanjskog zadavanja toka u slabljenju polja, pružajući brz i dobro prigušen odziv momenta čak i u slučaju greške u estimaciji brzine. Eksperimenti izvedeni na velikoj brzini vrtnje potvrđuju učinkovitost predložene regulacije momenta, gladak prijelaz iz baznog područja brzine u slabljenje polja, vrhunske dinamičke performanse upravljanja kutom napona i robusnost na pogrešku u estimiranoj brzini vrtnje