필터 설계에서 통과대역 파상 α/sub p/와 저지대역이 시작하는 주파수 w/sub s/에서의 저지대역 감쇠 α/sub s/가 주어질 때 필터 함수의 차수는 정수이기 때문에 저지대역 감쇠가 설계명세보다 △α/sub s/ 만큼 커진다. 본 논문에서는 트레이드 오프를 이용하여 초과된 저지대역 감쇠 △α/sub s/를 제거함으로써 극점-Q를 감소시키는 방법을 제안하고 필터 특성을 개선하였다. 또한 trade-off를 이용한 극점-Q 감소법을 변형된 Chebyshev 함수에도 적용하여 4가지 형태의 함수를 주파수 영역 및 시간 영역에서 특성을 비교 해석하였다. 트레이드 오프를 이용한 극점-Q 감소법은 필터의 특성에 직접적인 영향을 주는 극점-Q 값을 차수의 증가 없이도 최대 49.6%까지 감소하였다. 이로 인하여 트레이드 오프 이전의 Chebyshev 필터 함수에 비해 주파수 영역의 위상, 지연 특성 등이 개선되었고, 시간영역의 단위계단응답 특성에서 지연시간, 정착 시간이 감소하였다.
본 논문에서 제안한 능동 여파기는 커패시터를 사용하지 않고 단지 4개의 저항과 2단의 연산 증폭기로 구성되고 다기능 특성을 갖고 있으며 저항의 비를 낮춘 능동-R 여파기이다. 제안된 능동-R 여파기는 여파기 파라미터인 극점 주파수 $W_r$와 극점$Q_r$의 감도가 매우 낮으며 고주파에서의 동작이 가능하고 사용한 저항의 수가 적어지고 저항의 비가 감소하므로 여파기의 집적화가 용이하다. 실험을 통하여 제안된 능동-R 여파기의 모든 특성이 이론과 거의 일치함을 확인하였다.
최근 이동통신 시장의 급속한 증가에 따라 단말기 설계는 다표준 방식으로 발전하고 있다. 본 논문에서는 다표준 이동통신 시스템에 적용할 수 있는 주파수 가변형 능동 RC 대역통과 필터를 능동 인덕터를 사용하여 설계하였다. 기존의 대역통과 필터 설계법에서는 저지대역의 감쇠 특성과 통과대역의 주파수 선택도를 향상시키기 위하여 필터의 차수를 높게 하거나 극점 Q를 증가시키는 설계법을 사용한다. 본 논문에서는 극점 Q가 높은 능동 인덕터로 대역통과 필터를 설계하여 주파수 특성이 향상되었다. 또한 설계된 대역통과 필터는 튜닝 회로를 이용하여 필터의 중심주파수와 이득을 간단히 조절할 수 있도록 제안하였다. 설계된 능동 RC 대역통과 필터 특성은 TSMC $0.18{\mu}m$ 공정 파라미터를 이용하여 해석하였다. 시뮬레이션 결과, Q=20.5를 갖는 능동 인덕터를 이용한 필터는 1.86GHz 중심주파수에서 90MHz의 대역폭을 갖고, 튜닝 회로의 커패시터 값으로 중심주파수를 1.86~2.38GHz 범위까지 튜닝이 가능하여 다표준 무선통신 시스템에 적용할 수 있다.
본 논문에서 자기 축수 시스템의 부상과 불평형 보상 제어기를 제안한다. 특정한 동작속도에서 불균형 진동과 부상을 제어하기위해 우리는 이산시간 Q 매개변수화 제어를 사용한다. 회전자의 속도가 p=0일 때, 회전소도와 같은 주파수로 회전자의 불균형은 없다. 그래서 부상을 만들기 위해 우리는 제어기가 z=1의 단위원에서 극점을 가지는 Q매개변수화 Q를 선택한다. 그러나 회전자의 속도가 p$\neq$0일 때, 회전속도와 같은 주파수로 정현파의 외란이 존재하게 된다. 그래서 이 외란의 점근적인 소멸을 하기위해 Q 매개화변수 제어기 자유 변수 Q가 제어기가 어떠한 회전속도 p에 대한 z=expjpTs에 있는 단위 원에서 극점을 가지도록 선택된다. 첫째로, 우리는 이 연구에서 적용된 실험적인 구성을 소개한다. 두 번째로, 우리는 차분 방정식의 형태로 자기축수 시스템의 수학적인 모델을 제안한다. 세 번째로 우리는 제안된 이산 시간 Q매개변수화 제어기 설계방법을 설명한다. 제어기의 자유 매개변수 Q는 안정한 전달함수가 된다고 가정한다. 네 번째로, 우리는 설계목적을 만족하는 자유 매개변수가 복잡한 최적문제를 풀기보다는 선형 방정식을 구함으로서 만족될 수 있다. 마지막으로 몇 개의 시뮬레이션과 실험적인 결과가 제언된 제어기를 평가하기 위해 구해진다. 획득된 결과는 회전설계 속도에서의 불균형 진동을 제어하는 제안된 제어기의 효과를 나타낸다.
In this paper, a relation of matrix Q in cost function to distances between the closed-loop and open-loop poles of a multi input controllable systems is studied. Futhmore, the state feedback gain with exact desired eigenvalues in the LQR is computed. The proposed scheme is applied to designing automotive active suspension control system for a half-car model and its performance is compared with the existing LQR control system design methodology.
본 논문에서는 요구된 성능을 만족시키는 강인한 최적 PID 제어기 설계를 위한 새로운 루프 형성 기법을 제안 하고자 한다. 설계하고자 하는 PID 제어기의 영점들을 플랜트의 최대 극점에 근접하도록 가중치 요소 Q와 R을 선택하면 루프 형상이 고주파수 영역의 센서잡음 장벽으로부터 최대한 멀어지게 된다. 2차 시스템에 대하여 강인한 최적 PTD 제어기 설계가 가능한 새로운 루프 형성 기법은 LQR 방법에서 발전되었다.
본 논문에서는 개선된 elliptic 저역통과 함수를 제시하고, CMOS DDA 소자 및 DDA 응용회로를 이용하여 CDMA 무선 휴대폰용 아날로그 DDA 저역통과 필터를 설계하 였다. 개선된 elliptic 저역통과 필터 함수는 통과대역과 저지대역에서 점진적 감소 파상 특 성을 갖고, 우수 또는 기수 차수 모두에 대해서 ω=0에서는 통과대역의 최대값, ω=∞에서 는 영이 된다. 또한 극점-Q 값이 감소함에 따라 주파수 및 시간영역의 특성 등이 기존의 함수와 비교하여 향상되었다. 아날로그 능동 저역통과 필터는 수동 복종단 제자형 회로망의 저감도 특성이 유지되는 개구리 도약법으로 모의하고, 적분기등을 외부 소자와의 정합이 필 요 없는 DDA를 이용하여 설계하였다. 설계된 DDA 회로의 단위 이득 주파수는 1.32GHz이 고 이를 이용하여 DDA 저역통과 필터를 설계하여 HSPICE로 시뮬레이션한 결과 필터의 차단 주파수는 630KHz로 설계명세조건과 일치하였다.
시간 지연이 있는 시스템에서의 최적 제어 이득은 시간 지연이 없는 시스템에서 설계된 최적 제어 이득과 지연 시간에 대하여 계산된 상태천이 함수의 곱의 형태로 나타난다. 따라서 시간 지연이 없는 시스템에 대하여 PID제어기의 영점들을 플랜트의 최대 극점에 근접하도록 가중치 요소 Q와 R을 선택하여 최적 제어 이득을 구하고, 시간 지연이 있는 2차 시스템에서의 상태천이 함수를 계산하여 시간 지연이 있는 시스템에서의 강인한 최적 PID 제어기 설계가 가능하도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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