주파수응답함수는 주파수영역에서 구조물의 동특성을 추정하는데 있어 가장 중요하고 기본이 되는 것이다. 본 논문에서는 주파수응답함수의 추정을 위한 개선된 방법을 제안하였다. 제안된 주파수응답 함수는 종래의 주파수응답함수 산정 방법인 $H_1$(f)와 $H_2$(f)의 가중평균으로 구성되었다. 이것은 $H_2$(f)가 공진주파수영역에서 더 정확한 결과를 주는 반면, $H_1$(f)는 비공진주파수영역에서 더 좋은 결과를 주는 특성을 이용한 것이다. 본 논문에서 제안한 방법의 타당성을 검증하기 위하여, 수치모의실험과 함께 실제 실험을 수행하여 얻어진 데이타를 분석하였다. 해석 결과로 부터, 새로이 제안된 주파수응답함수가 다른 주파수응답함수에 비해 좀 더 정확한 결과를 줌을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 저비용 제작이 가능한 직렬 공진형 한류기를 스마트 그리드 배전 계통에 적용하기 위한 방법을 연구하였다. 먼저, 한류기의 직렬 공진 회로에 주입되는 단락 전류의 고조파 성분들이 과도 응답의 피크 값에 미치는 영향에 대해서 분석하였으며, 퍼센트 임피던스 기반 고장 전류 계산법을 적용하여 정상 상태 응답을 결정하는 방법을 연구하였다. 다음, 시험 배전 선로에 적용하여 채택된 방법의 유효성을 검증하였다. 설계된 한류기를 적용한 시험 배전계통을 EMTP_RV를 이용하여 모델링하였으며 3상 단락 고장 시나리오를 모의하였다. 고장 모의 결과에서 한류기 적용 후 고장 전류의 정상 상태 응답이 설계 목표 값을 정확하게 추종하는 것을 확인하였다. 또한 한류기 적용 전과 후의 고장전류 파형 비교에서 고장 전류가 크게 억제되는 것을 확인함으로써 배전 계통에 대한 직렬 공진형 한류기 적용 효과를 확인할 수 있었다.
축전지를 탑재한 프레임형 랙에 대한 공진탐색시험결과를 이용하여 유한요 소에 의한 수치해석모형을 결정하였다. 내진검증시험은 에이징시험을 거친 3 개의 축전지를 포함하여 28개의 축전지를 탑재한 시험랙을 대상으로 수행되 었다. 공진탐색시험으로부터 구한 모달특성치를 이용하여 지진응답을 해석하 였으며 실험치와 부합함을 확인하였다. 시험랙의 지진응답이 실제 설치될 60 개의 축전지를 갖는 전체랙의 응답보다 크므로, 시험랙에 의한 내진검증이 보다 열악한 조건에서 수행되었다고 볼 수 있다. 시험랙에 대한 내진검증시 구조부재의 구조적 안정성과 축전지의 성능유지를 확인한 바 있으므로 전체 랙의 경우에도 내진검증이 이루어졌다고 판단된다.
최근 분산전원 시스템 개발로 인해 계통연계 인버터의 사용이 증가해 왔다. 계통연계 인버터의 주요한 역할은 계통연계 환경에서의 안정적인 운전과 계통 사고 시 중요 부하에 대한 연속적인 전력을 공급하기 위한 독립운전에 있다. 각 모드 전환시의 출력전압의 변동성과 과도응답 특성을 개선하기 위해 최근 다중 루프 및 간접 전류 제어 방식이 계통연계 인버터에 적용되었다. 하지만 이러한 제어 방식은 캐패시터 전압 및 인버터 전류의 측정이 요구되어 시스템의 비용 및 복잡성을 증가시키게 된다. 본 논문에서는 이산시간 상태공간에서의 전상태 관측기를 설계하여 무순단 절체 동작 시 제어기가 요구하는 변수를 추정하고 이를 궤환신호로 사용하여 시스템의 설계 비용 및 복잡성을 줄인다. 또한 계통연계 시 계통유입 고조파 전류를 억제하기 위해 일반적으로 사용되는 기존 공진형 제어기의 과도 응답을 개선하기 위해 이산시간에서 슬라이딩 모드와 공진제어기가 결합된 새로운 제어기 구조를 제안한다. 제안된 기법의 타당성은 PSIM 시뮬레이션을 통하여 입증된다.
본 논문에서는 삼중모드 공동 공진기를 이용하여 위성 탑재용 2단 6-pole 대역통과 필터를 설계 제작하였다. 대역통과 필터는 중심 주파수 14.5GHz(Ku-band)에서 대역폭 100MHz로 설계하였으며 응답은 Chebyshev 함수를 이용하였다. 공동 공진기의 공진모드는 TE113과 TM012 모드를 이용하였다. 공동 공진기간의 결합(intercavity coupling)은 Chebyshev 필터 응답을 구현하기 위하여 TE113 모드의 자계 성분만을 결합하였다. 따라서 원통형 공동 공진기내의 TE모드와 TM모드에 대한 E-,H-field 기본식으로부터 결합계수 수식을 유도하여 이를 intercavity 슬롯의 위치와 크기를 결정하는데 이용하였다. 설계 제작된 2단 6-pole 삼중모드 공동 공진기 대역통과 필터의 통과 대역폭에의 평균 삽입손실은 2.4dB이며 통과 대역의 반사손실 S11은 평균 15dB 이상으로 측정되었다. 본 논문에서 제작된 삼중모드 필터는 위성 탑재 장치내에 채널 필터 및 일반 시스템의 필터 어셈블리를 소형화시키는데 적용가능할 것으로 판단된다.
본 논문에서는 비유전율 38을 갖는 유전체 공진기를 이용하여 S-Band 내 대역폭 20MHz를 갖는 대역통과 필터를 설계 및 제작하였다. 제작에 사용한 유전체 공진기는 $TE_{01{\delta}}$ 모드로 동작하며 중심이 관통된 링형이다. 대역통과 필터는 여섯 개의 유전체 공진기를 이용하여 6-Pole로 구성하였으며 비인접 결합을 통해 타원함수 응답을 구현하였다. 대역통과 필터는 대역폭 내에서 평균 0.97dB의 삽입손실과 25dB 이상의 반사손실을 나타내었다. 비인접 공진기 간의 결합특성으로 체비세프 응답 대역통과 필터에 비해 주파수 선택도를 더욱 향상시킬 수 있었다.
단판의 차음 성능 해석에 있어서 무한판과 유한판의 가장 큰 음향학적 차이는 유한한 경계에 의해 발생하는 정재파에 있다고 할 수 있다. 하지만, 일치 주파수 이하에서는 진동 공진이 발생하더라도 음향방사효율이 비교적 작고, 따라서, 비록 그 진동 응답이 크더라도 절대적인 음향 방사 양은 작다. 이를 근거로 대부분의 유한판 해석은 비공진 성분에 국한되어 왔으나, 특정 경우 공진 투과 성분을 무시하면 해석 결과에 오차가 발생할 수 있음이 제시된 바 있다. 본 연구에서는 유한 단판의 차음 해석에 있어서 공진 투과 성분의 상대적 기여도를 수치적 해석을 통해 알아보고, 이로부터 공진 투과 성분이 해석치와 측정치 사이의 정량적 상관도에 미치는 영향을 분석하였다.
본 논문에서는 기어감속 서보시스템의 모터입력전압 크기를 적절히 감소시키면 모터입력전압에 대한 모터각속도에서 나타나는 주파수응답특성에 미치는 백래시 영향이 매우 커지게 됨을 보여 주였다. 또한 주파수응답선도에서 나타나는 반공진 및 공진주파수 변화량을 관찰하여 기어감속 서보시스템 내 기어 백래시 변화를 감지할 수 있는 방법의 유용성을 이론적, 시뮬레이션 및 실험적으로 검증하였다. 반공진주파수 변화가 공진주파수 변화 보다 안정적으로 계측될 수 있으므로 백래시 크기 변화감지 시 반공진주파수 변화량 관찰이 좀 더 유용하며, 공진주파수는 모터입력전압을 충분히 감속시켜야 급격한 변화를 관찰할 수 있음을 보여주었다. 본 연구는 기어감속 서보시스템 내 백래시 크기 변화 감지에 대한 향후 연구에 있어서 유용하게 사용될 수 있을 것이라고 생각한다.
이 연구에서는 풍력-태양광 하이브리드 가로등 구조물에 대한 동적 응답을 계측하여, 서로 다른 터빈을 적용하였을 때의 진동 특성 및 공진현상을 비교하였다. 2엽 및 3엽 풍력터빈을 적용하였으며, 하이브리드 가로등이 가지고 있는 진동 특성은 가동 중인 조건에서의 동특성과 가진력을 비교하여 분석하였다. 최근 제안된 방법을 통해 가속도 계측자료를 이용하여 변위 응답을 추정하였고, 2엽 풍력터빈을 적용한 경우 동적 변위 응답의 진폭은 공진 하의 조건에서 4~6cm 범위에 있고, 3엽 풍력터빈을 적용한 경우에는 공진이 발생하지 않아 변위는 2mm 이내로 제한됨을 알 수 있었다.
본 논문에서는 유전자 알고리즘을 이용한 박막 체적 공진기 대역통과 여파기 설계기법을 제안하였다. 기존의 BVD등가모델을 이용한 여파기 설계기법은 공진 모드에서의 공진기의 임피던스 특성을 몇 개의 집중 소자로 근사함으로써 생기는 오차를 포함하고 있다. 본 논문에서는 공진기의 전기적 임피던스 특성식 자체를 이용한 최적화 FBAR여파기 설계기법을 제안하였다. 유전자 알고리즘을 적용하여 설계기준을 만족하도록 공진기의 두께 및 면적을 최적화하였다. 첫 번째 유전자 알고리즘은 사다리형 여파기의 직렬/병렬 공진기의 직렬/병렬 공진 주파수가 통과대역의 중심주파수와 일치하도록 각 공진기의 압전 물질 두께를 최적화하였다. 두 번째 유전자 알고리즘은 설계하고자하는 대역통과 여파기 특성을 만족시키기 위한 각 공진기의 면적을 최적화하였다. 제안된 방법을 이용하여 설계된 US-PCS 수신 대역통과 여파기는 기존의 방법 및 BVD모델을 이용한 설계결과와 비교하여 우수한 응답특성을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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