일반적인 수중 탐지용 압전 구형 센서는 무지향성이어서 스칼라 양인 수신 음압의 크기만 측정할 뿐 전파 방향은 측정 할 수 없는 한계를 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 구형 센서를 이용해 음파의 크기와 방향을 동시에 찾을 수 있는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 구형 센서의 압전 세라믹을 8등분하여 배열한 다음, 각 압전 세라믹 출력전압을 특정한 방법으로 조합하여 음압의 크기와 방향을 파악할 수 있도록 하였다. 또한 압전세라믹 구의 반경과 두께와 같은 구조 변수들의 변화에 따른 감도 변화를 분석하여, 벡터 센서의 감도를 향상 시킬 수 있는 방안을 제시하였다.
본 논문은 고가의 위치 측정 센서인 엔코더나 레졸버를 사용하지 않고 구형파를 발생시키는 2개의 홀센서를 사용하는 벡터 제어방식을 제안하였다. 이 방식은 엔코더 출력 펄스 신호 대신에 2개의 홀센서에서 발생되는 구형파신호를 4체 배한 신호를 이용하여 속도와 위치를 추정한다. 구형파를 발생시키는 2개의 홀센서로서 영구자석형 동기전동기의 벡터 제어를 구현하였을 때 정격속도 범위 내에서 안정적으로 제어되는 것을 실험과 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. 2개의 홀센서를 이용한 벡터 제어는 전체 시스템의 비용을 절감시킬 뿐 아니라, 협소한 공간에도 취부 할 수 있으므로 엔코더나 레졸버의 장착이 어려운 곳에 적용될 수 있다.
본 논문에서는 스위칭 주파수의 구형파 전압 주입을 이용한 IPMSM의 센서리스 제어 기법에서 개선된 신호처리 방법을 제안하였다. 제안된 기법에서는 기본파 전류와 고주파 성분 전류추출에 필요한 필터를 간단히 구현함으로써 신호처리에서 발생하는 시지연을 줄일 수 있으며, 그 결과 센서리스 제어의 동특성을 개선할 수 있다. 800[W]급 IPMSM에 대한 실험을 통해 제안된 방법의 타당성을 검증하였다.
전방향 3차원 라이다 센서와 비전 카메라는 자동차나 드론 등의 자율주행기술 개발에 활용되고 있다. 한편 라이다 센서와 카메라 좌표계 사이의 변환 관계를 보정하기 위한 기존의 기술들은 특수한 보정물체를 제작하거나 보정물체의 크기가 큰 단점이 있다. 본 논문에서는 한 개의 구형물체를 사용하여 두 센서 사이의 기하보정을 간편하게 구현하는 방법을 소개한다. 구형 물체의 3차원 거리정보에서 RANSAC으로 네 개의 3차원 점을 선택하여 구의 중심좌표를 계산하고, 카메라 영상에서 물체의 2차원 중심점을 구하여 두 센서를 보정하였다. 구는 다양한 각도에서 영상을 획득하여도 항상 원형의 형상을 유지하기 때문에 데이터 획득 시 유리한 장점이 있다. 본 논문에서 제안하는 방법으로 약 2픽셀의 투영오차의 결과를 얻었고, 기존의 방법과의 비교실험을 통하여 제안 기술의 성능을 분석하였다.
본 논문에서는 구형의 수중 구조체에 평면 음향파가 입사될 경우에 발생하는 산란파 음압의 크기와 방향성이 3차원적으로 어떻게 분포되는 지 살펴보고 자 한다. 이를 위한 수치해석적 방법으로 결합형 유한요소-경계요소(FE-BE) 기법을 개발하였다. 이 같은 구형 모델의 수치해석적 결과를 기존의 이론적 해답과 비교하여 본 연구에서 개발한 결합형 FE-BE 기법의 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 위치 센서에 의존하지 않는 매입형 영구자석 전동기의 센서리스 구동 시 전압 왜곡으로 인해 나타나는 위치 추정 오차를 이론적으로 분석하고자 한다. 특히, 추정 d축에 맥동하는 구형파 전압을 주입하는 방법에서 주입하는 신호의 주파수에 따라 위치 추정 성능이 달라지는 현상에 초점을 맞춘다. 무부하에서 스위칭 주파수의 신호를 주입할 때 전압 왜곡은 on/off sequence에서 서로 반대의 위상을 갖는 역상분 2고조파의 형태로 나타나며, 위치 추정 오차는 3고조파의 형태로 나타난다. 반면, 반스위칭 주파수의 신호를 주입하는 경우에는 샘플링 주기 동안 주입 전압 왜곡의 효과가 상쇄되기 때문에 인덕턴스의 영향만이 주로 고려되어 위치 추정 오차가 6고조파의 형태로 나타난다. 시뮬레이션과 실험을 통해 이론적 분석의 타당성을 검증하였다.
본 논문은 구형 마이크로폰 어레이의 부엽 레벨의 차를 증가시키기 위한 방법에 대한 연구 내용을 다루었다. 일반적인 어레이 신호처리에서 마이크로폰을 조밀하게 배치함으로써 어레이 응답에서의 주엽과 부엽 간의 차이를 늘릴 수 있고 어레이의 소음원 판별능력을 증가시킨다. 최근 사용되고 있는 상용 에레이들은 제작 단가와 어레이의 크기 때문에 센서의 수를 늘리는데 한계를 보이고 있다. 이런 문제를 극복하기 위해 본 연구에서는 MEMS 센서를 이용하여 구형 어레이에 적용하였다. 구형 마이크로폰 어레이를 이용한 시뮬레이션과 실험을 통해 정현파 소음원을 측정하였다. 실험을 위해 32 개의 일반 측정용 마이크로폰을 이용한 어레이와 85 개의 MEMS 마이크로폰을 이용한 구형 어레이를 제작하였다. 구형 조화 분해기법과 빔형성기법을 이용하여 측정 데이터를 분석하였다. 2 kHz 이상의 소음원에 대하여 MEMS 마이크로폰 어레이가 4 dB 이상의 부엽 저감 능력을 가지는 것을 확인하였다.
구형파 BLDC (Brushless DC) 전동기를 구동시키기 위해서는 전동기의 회전자 위치에 대한 정보를 아는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 회전자 위치를 검출하기 위해 일반적으로 사용되는 홀센서나 엔코더를 이용하지 않고 각상을 저항으로 Y결선하여 만들어지는 단자의 전압에 포함되어 있는 역기전력을 클램프 회로를 통한 필터회로를 이용하여 전동기의 회전자 위치를 검출하는 구형파 BLDC 전동기를 위한 센서리스 드라이브 시스템을 제안한다. 특히 본 논문에서 제안한 새로운 역기전력 증폭 제한 회로를 통한 필터회로를 구성하여 저속영역에서 센서리스를 특성을 개선하였다. 그리고 이를 실제로 100[W]급 BLDC 구동용 프로토 타입 드라이브를 제작하여 제안된 역기전력 증폭 제한 회로의 타당성 검증하였다.
본 논문에서는 스위칭 주파수의 구형파 펄스 전압 주입을 이용한 센서리스 제어시 회전자 초기 위치 추정 방법을 제안하였다. 추정된 동기좌표계 d축에 스위칭 주파수의 구형파 펄스 전압을 주입하여 회전자의 위치를 추정하고, 인덕턴스 포화현상을 이용하여 회전자의 극성을 판별하였다. 제안된 방법은 실험을 통하여 그 타당성을 검증하였다.
구형파 브러시리스 직류전동기를 구동시키기 위해서는 전동기의 회전자 위치에 대한 정보를 아는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 회전자 위치를 검출하기 위해 일반적으로 사용되는 홀센서나 엔코더를 이용하지 않고, 각 상을 저항으로 Y결선하여 만들어지는 단자의 전압에 포함되어 있는 비여자상의 역기전력을 이용하여 전동기의 회전자 위치를 검출하는 구형파 브러시리스 직류전동기용 센서리스 드라이브 시스템을 제안한다. 이를 위해 3상 2여자 선단부 유니폴라 PWM을 수행할 결우에 대한 각상의 단자전압 분석을 수행하고, 분석된 단자전압 파형으로부터 회전자 위치를 검출하는 방법을 제안한다. 그리고 이를 실제로 간단한 회로로 구현하였다. 실험에 사용된 전동기는 100W급이며 Power MOSFET으호 인버터를 구성하였으며 87c196mc 컨트롤러를 사용하여 제어기를 구성하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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