압전재료를 이용한 지능패널의 전달음 저감성능을 실험적으로 연구하였다. 제안된 압전지능패널은 압전 감지기와 작동기가 부착되어 있는 주구조물에 흡음재가 한 쪽면에 부착된 구조이다. 이는 저주파에서 능동적 방법과 고주파에서 수동적방법을 혼용한 개념이다. 이 개념을 증명하기 위하여 음향실험을 수행하였다. 음향실험을 위하여 음향터널을 설계, 제작하여 음향특성을 실험하였다. 음향 특성실험을 통하여 800 Hz가지 평면파특성을 나타내었다. 단일패널에 흡음재를 부착한 지능패널은 첫번째 공진주파수영역을 제외한 중주파수영역에서 뚜렸한 소음저감성능을 나타내었다. 첫번째 공진주파수에 대하여 반전회로를 이용한 능동제어를 수행하여 약 10 dB소음저감을 이루었다. 또한, 공기층을 갖는 이중지능패널에 대한 실험을 통하여 공진주파수에서 뿐만 아니라 넓은 영역에서 좋은 소음저감성능을 보였다. 수동적 방법과 능동적 방법을 혼용한 압전지능패널은 넓은 주파수 영역에서의 소온저감대책으로 유망한 기술이다.
본 논문은 최적조절기, 최적추적제어, 최단시간제어 및 힘상쇄 관측기이론 등을 이용하여 탄성계 진동을 능동적으로 제어하기 위한 제어기 개발에 관한 연구로 탄성계의 모달해석방법을 통하여 작동기의 설치위치, 가중치의 선정 등 각종 파과미터가 제어기의 제어성능에 미치는 영향에 대하여 검토하였다.
특정 플랜트내에 원하지 않는 음이나 진동신호를 능동적으로 제어하기 위해 LMS의 Filtered reference와 Filtered error 방법으로 피드포워드 적응제어 시스템을 사용할 때 오차신호의 수렴특성을 플랜트의 추정 임펄스응답의 정확도로써 나타낼 수 있는 식을 제안하고 수치 시뮬레이션과 실험으로 그 유효성에 대해 기술한다. 플랜트내 음향전달계의 추정 임펄스응답의 안정성 평가식은 이미 W. Ren과 P. R. Kumar에 의해 발표되었으나[1], 그 평가방법은 플랜트내의 실제(True) 임펄스응답을 필요로하고있어 수치 시뮬레이션에서는 가능한 방법이지만 임펄스응답의 측정이 불가능한 실제의 적응제어 시스템에 적용하는 것은 곤란하다. 따라서, 플랜트의 추정 임펄스응답을 크로스스펙트럼법(Cross-Spectrum)으로 추정하여 그 임펄스응답을 피드포워드 적응제어 시스템에 적용했을 때 안정성 여부를 평가하고, 또한 오차신호의 수렴특성을 Filtered reference와 Filtered error 방법에서 각각 확인하였다. 수치 시뮬레이션 결과와 실험 결과가 일치함을 확인하였다.
소음제어기술은 산업현장에서 발생되는 소음을 감소시키기 위해 사용된 고전적인 방법이다. 능동적인 소음 감쇠기는 수동적인 소음 감쇠기에 비해 많은 이점을 가지고 있으며, 특히 능동적인 소음 감쇠시스템은 낮은 대역의 주파수 영역에서 소음감쇠 성능이 우수하고, 소형, 경량으로 설계할 수 있는 이점이 있다. 본 논문에서는 수동적인 소음감쇠기로 헬멧을 사용하여 외부 소음을 감소시킨 후 헬멧 내에서의 소음을 제어할 수 있는 능동 소음 감쇠시스템을 제안한다. 제안된 능동적인 소음 감쇠시스템은 위상 지연 보상과 반전 회로와 외부 소음을 감지할 수 있는 마이크로폰과 외부 소음을 줄이기 위해 반전된 위상을 발생하는 스피커로 구성되어 있다. 그리고 소음감쇠 성능을 향상시키기 위해서 위상천이기를 사용하여 진폭응답곡선에서 최대가 되는 주파수에서 위상차가 180°가 되도록 위상을 보정하여 소음을 저감했다 본 논문에서 개발된 시스템은 위상 지연이 50°와 310°사이에 존재하는 소음이 감소되었다. 이 시스템으로 인한 소음 감쇠는 약 20 dB의 감쇠 결과를 얻었다.
In this study, theoretical and experimental analyses were performed for creating and moving the zone of quiet(ZoQ) to the ear location of a sitter by using active sound control technique. As the ZoQ is actively created at the location of the error microphone basically with an active sound control system using an algorithm such as the filtered-x least mean square(FxLMS), the virtual microphone control(VMC) method was considered to move the location of the ZoQ to around the sitter`s ear. A chair system with microphones and loudspeakers on both sides was manufactured for the experiment and thus an active headrest against the swept narrowband noise as the primary noise was implemented with a real-time controller in which the VMC algorithm was embedded. After the control experiment with and without the VMC method, the location variation of the ZoQ by analyzing the error signals measured by the error and the virtual microphones. Therefore, it is observed that the FxLMS with the VMC technique can provide the re-location of the ZoQ from the error microphone location to the virtual microphone location. Also it is found that the amount of the attenuation difference between the two locations was small.
본 논문에서는 능동 소음 제어기(Active Noise Controller)의 잔류 소음을 청감적으로 감소시키는 설계법을 제안하였다. 이를 위한 구조로는 FELMS(Filtered-E Least Mean Squares) 알고리즘과 소음 평가 지수인 NC(noise criteria)를 사용하였으며, 능동 소음 제어기의 유효 동작 주파수 대역 내에서 NC 지수를 최소화하는 FELMS에 내장된 노이즈 쉐이핑 필터의 스펙트럼 조건식을 도출하였다. 제안한 조건을 만족하는 필터가 기존에 사용되었던 심리음향 기반의 필터보다 더 향상된 NC값을 나타내는 것을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
본 논문은 능동 소음 제어 시스템에 적합한 새로운 가변 수렴 상수 filtered-x gradient adaptive lattice(NVSS-FxGAL) 알고리즘을 제안한다. Gradient adaptive lattice(GAL) 알고리즘은 협대역 특성을 가지는 소음을 효과적으로 제어할 수 있다. GAL 알고리즘의 수렴 성능을 개선하기 위한 가변 격자 필터의 각 단계에 동일하게 적용하면 입력 신호의 특성 변화에 강인하게 대처하지 못한다. 제안 알고리즘은 격자 필터의 각 단계에 적합한 로컬 가변 수렴상수를 이용하여 안정적이고 일관성 있는 수렴 성능을 보장한다. 실험을 통해 제안 알고리즘은 빠른 수렴 속도와 낮은 정상 상태를 보임을 확인하였다.
본 논문은 능동 소나 송신기의 효율적인 회전 송신빔 구동을 위하여 부하인 원통형 배열센서의 회전 방위별 동적 임피던스 특성을 실험적으로 분석하고 최대 전력이 부하에 효과적으로 전송되도록 송신기의 출력을 실시간으로 제어하는 기법에 관한 연구이다. 회전 송신빔 구동시, 전기적, 음향적 경계조건에 의해 발생하는 과부하 조건에서 배열센서의 실시간 임피던스 변화와 송신기의 출력 거동 특성을 분석하였다. 그 결과로부터 과도 특성에서도 송신 중단 없이, 송신기와 부하를 보호하면서 송출되는 전력량을 최대화할 수 있는 새로운 송신 출력 제어 기법을 제안하고 실험을 통하여 제안된 기법을 검증하였다.
현재 DSP는 음성 및 오디오 신호처리 시스템, 디지털 통신 시스템, 제어 시스템, 영상처리 시스템 등 많은 영역에 걸쳐 성공적으로 사용되고 있다. 몇가지 대표적인 활용분야를 살펴보면, 음성신호 압축 분야 [1-4], MPEG (moving picture expert group)과 같은 오디오신호 압축분야[5,6], 그리고 디지털 통신 시스템에서의 적응 반향제거기, 적응 동화기, 채널간섭 제거, 변복조기, 채널 코딩, 암호화기[7-14] 등에서도 DSP가 사용되고 있다. 그리고 수중 음향 신호처리[15], 디지털 필터 디자인, 전력 스펙트럼 추정, 수중 음향 신호처리 같은 디지털 신호처리 분야[16-23]와 적응 신호처리[24-26], 이외에도 능동 소음 제어기 및 적응 제어기와 같은 제어 시스템 [27]에도 유용하게 이용되고 있다. 또한 영상 압축, 디지털 방송, 의료기기 등과 같은 영상처리 분야[28-32] 및 그 밖의 많은 분야에서 DSP의 활용은 점점 커져가고 있는 추세이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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