자동문은 대형 유통매장, 병원, 음식점, 관공서등의 각종 건물에서는 고객을 위한 편의를 제공하기 위해 출입문으로 이용되고 있으며, 주택의 경우 출입문 및 외부 출입을 통제하는 방범의 편리성 등의 이유로 도어시설로 광범위하게 사용되고 있다. 하지만, 기존의 자동문 제어기는 주로 PID제어를 주로 사용하고 있으나, 설치장소에 따라 문의 크기 및 무게가 다양하기 때문에 파라미터의 변동과 불확실한 동역학 및 외란 등에 의해 제어기 시스템의 불안정을 야기 시킨다. 본 논문에서는 불확실한 요소를 보상하기 위한 강인한 제어기를 설계하여 외란을 보상하고자 한다.
CANDU에서 감속재온도제어기는 칼란드리아 출구에서의 감속재온도를 일정하게 유지하기 위한 제어 프로그램이다. 본 연구에서는 강속재온도제어 알고리즘의 성능을 분석하기 위하여 주감속재계통의 동특성모델식을 적용하여 모의실험을 수행하였다. Setback 모의실험에 대하여는 설정온도를 적절히 유지하였으나, Stepback 모의실험에 대하여는 설정온도를 크게 벗어나는 오버슈트를 나타내었다. 되먹임제어기의 PID 파라메타를 최적화하고, 정상상태모델에 근거하여 앞먹임제어기의 설계를 개선함으로써 Stepback 모의실험에서 나타난 오버슈트를 줄일 수 있었다.
대부분의 기존 화력발전소는 기동정지가 빈번하지 않고 부하는 정상운전시에 일정하게 운전된다. 그러나, 최근에 원자력발전소 운전과 다양한 형태의 전력소비가 이루어지고 있어 발전소에 대한 효율적인 운전이 요구되어지고 있다. 따라서, 일일기동정지 및 주말기동정지 운전이 이루어지고 있으며, 발전소의 기동, 정지 및 부하변동이 자주 일어나며, 이러한 운전형태는 수처리시스템에 영향을 미치게 된다. P 화력발전소는 일일기동정지 운전개념으로 설계되었으며, 수처리설비중의 하나인 약품주입 제어시스템은 수질을 일정한 설정치로 유지시키지 못하였으며, 현장기술자가 PID 제어기 대신에 F(x) 함수를 갖는 제어시스템으로 설계변경하였으나 시험운전 결과는 만족스런 성능을 나타내지 않았다. 본 논문에서는 제어성능을 개선하기 위한 퍼지약품주입시스템을 제안하고 시뮬레이션으로 타당성을 입증하였다.
Model-free Method들 중에 반복 피트백 조절 알고리즘(Iterative Feedback Tuning, IFT)는 특정한 성능지수를 정의하고, 이를 최소화하도록 제어기의 게인들을 조절하는 방법을 제시하였다. PID와 같은 고전적인 제어이론에 근거한 제어기 설계 과정과는 달리, IFT 알고리즘은 반복 실험을 통해 성능지수의 Gradient를 구하여 이로부터 필터 게인들 조정하는 방법을 채택하고 있다. 수학적 증명과 실험적 실증을 통하여 IFT의 수렴성과 유용성이 보여짐에도 불구하고 IFT 알고리즘의 한계점은 단일 성능지수의 사용이라는데 있다. 이를 개선하기 위해서는 단일 제어 목적을 위한 단일 성능지수의 사용이 아닌 복수의 제어 목적을 위한 복수의 성능지수의 사용이 필요하다. 본 논문에서는 두 개의 성능지수를 가지는 IFT를 이용해서 위상 여유가 크고, 대역폭이 넓은 제어기를 설계하기 위해서 제어기 게인을 자동 조절하는 알고리즘을 제안하고 ODD에서 사용되는 플랜트에 적용한 모의실험을 통하여 그 유용성을 보였다.
최근 반도체 및 디스플레이 산업 등에서 초정밀 가공, 측정 등이 필요함에 따라, 외란과 내부 진동을 차단하는 방진 시스템에 대한 연구가 활성화 되고 있다. 기존에 소개된 여러 방진 시스템 중에서 가장 많이 연구되는 공기스프링은 압축 공기를 이용하여 큰 하중을 지지할 수 있으면서 상대적으로 낮은 강성으로 낮은 고유진동수를 유지할 수 있다. 본 연구는 기존의 레벨링밸브를 이용한 수동 방진 시스템을 분석하여 이를 개선하고 디스플레이장비용 능동 방진 시스템을 설계하였다. 공기의 비선형 특성에 기인하는 복잡한 비선형 시스템 제어에 PID 제어기 보다 유리한 퍼지 제어기를 설계하였고, 실험과 해석을 비교하였다.
불확실성에 강인한 제어기에 대한 연구는 활발하지만 대부분의 연구들은 제어 이론의 효용성을 검증하기 위한 실험 수준에 머무르거나 특정한 전용시스템에만 구현되고 있어 범용성을 가지는 상용화된 제품에는 적용되지 못하고 있다. 따라서 본 논문에서는 슬라이딩모드제어기와 외란관측기를 이용한 보다 실용적인 강인한 제어기를 제안하였다. 도달시간을 제거하고 정상상태오차를 최소화하기 위해 적분슬라이딩모드를 이용하였고, 외란관측기를 적용하여 스위칭 입력의 채터링을 감소시켰다. 또한 아직까지 남아있는 채터링은 데드존 함수를 이용함으로써 완전히 제거하였다. 제안된 제어기는 PID제어기에 비해 개선된 정상상태 오차와 강인성을 보인다.
A brush-less type synchronous generator driven by an internal-combustion engine is used for emergency electric source. These types of generators have to maintain a certain range of output voltage even under the sudden load change conditions such as full load application and removal. This paper describes a method for suppressing the output voltage of a synchronous generator that operates excessively when the load fluctuates. The method used in this paper is a feedforward control method in which the main voltage control consists of a feedback loop using a typical PID controller and the load current is detected as a disturbance element and compensated directly. A feedforward system is constructed in which the load current is regarded as disturbance, and the appropriate feedforward controller configuration and parameters are found through simulation. Finally, it can be seen through the experiment that the feedforward control is performed properly. It can be seen that the generator terminal voltage is recovered to the steady state in a short period of time as compared with the existing PID control method even when the entire load of the generator is changed.
본 연구의 목적은 가까운 미래의 선박운동정보를 이용하는 피드포워드 제어알고리즘과 FPSO 운동 수치 시뮬레이션 모델을 개발하고 시뮬레이션을 통하여 제어알고리즘의 성능을 검증하는 것이다. 본 논문에서는 조류, 바람, 파력 등의 환경하중에 의하여 발생한 선체운동의 미래 예측치를 활용한 피드포워드 제어력을 추가적으로 가지는 Dynamic Positioning System에 대하여 연구한다. 먼저, 조류력, 풍력 및 파력에 대한 수학모델을 선정하여 환경하중에서의 선체운동을 계산하고, 현재의 선체운동 값과 Brown 지수평활 예측모형을 활용하여 미래 선체운동 값을 예측하였다. 또한 위치 유지와 Heading angle 제어를 위한 제어력을 PID(Proportional-Integral-Derivative)이론을 이용하여 결정한 피드백 제어기와 미래 선체운동 값을 이용하여 결정한 피드포워드 제어기로 구성하였다. 그리고 각 Thruster에 요구되는 추력은 라그랑지승수법을 활용하여 분배하였다. 마지막으로 FPSO(Floating Production Storage and Offloading)의 운동과 Dynamic Positioning System에 대한 시뮬레이션 모델을 구축하여 선박의 위치 및 Heading angle 제어에 관한 시뮬레이션을 수행하여 제안하는 피드백 제어기와 피드포워드 제어기를 동시에 가지는 제어시스템의 성능을 평가하였다. 본 연구의 결과, 피드백 및 피드 포워드 제어기가 적용된 DPS 제어시스템이 기존의 피드백 제어기보다 위치유지 및 헤딩각 유지 능력에서 개선되었고 각 Thruster에 요구되는 평균 제어력 및 최대 제어력의 크기도 감소함을 보였다. 이에 따라 DPS에 요구되는 동력 감축과 Azimuth Thruster 용량의 감소로 인하여 비용 절감의 효과를 기대할 수 있다.
인공우주물체의 추적 및 관측을 위해 LX-200 12인치 망원경시스템을 도입하여 시스템의 구동부(모터, 모터드라이버, 모션컨트롤러)를 응답특성이 빠르고 능동제어가 가능한 것으로 개선하였다. 또한, PC를 이용하여 대상물의 실시간 궤적정보를 계산하여 모터 드라이버 내의 PID 제어기에 신호를 제공하였고, 명령신호 제어주기도 20ms까지 줄였다. 그 결과, 가대의 구동속도는 $18^{circ}/sec$로 향상되고 상용시스템보다 응답속도가 빠르며 대상물의 이미지 관측시 flipping 현상을 최소화하는 시스템을 개발하였다.
훈연 가쓰오부시의 벤조피렌 저감화를 위하여 훈연기를 개선하고 이의 저감화 효과를 평가하였다. 기존 훈연기는 동일한 히터를 사용하여 연기생성 및 가열을 동시에 행하는데 비하여 개선된 훈연기는 연기생성부 및 가열부를 갖추어 연기생성과 가열이 각각 되도록 하였다. 연기생성부는 훈연실 내부에 설치된 CdS 광센서, on/off 제어기, 연소실과 훈연실 사이에 연기 공급을 개폐하는 압축구동 회전체로 구성하였다. 가열부는 훈연실 내부의 온도센서, PID 제어기, 전기히터로 구성하였다. 자숙된 가다랑어를 연기농도를 세가지 수준으로 제어하며 45도에서 훈연한 결과 108시간 경과 후 연기농도가 낮은 순으로 벤조피렌 농도가 5.87, 7.83, $11.41{\mu}g/kg$로 각각 나타났다. 연기농도를 가장 낮은 농도에서 온도를 달리하여 훈연한 결과 벤조피렌 농도가 각각 5.87, 4.82, $3.27{\mu}g/kg$로 검출되었다. 따라서 벤조피렌 저감화 조건은 낮은 연기농도와 높은 온도가 바람직함을 알 수 있었다. 기존 훈연기는 높은 온도를 사용할 경우 연기농도가 종속적으로 높아지기 때문에 저감화 조건을 만족시킬 수 없는 반면에 본 개선된 훈연기는 저감화를 구현할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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