• 제목/요약/키워드: 비선형 안정성

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Design and Analysis of Dynamic Positioning System Using a Nonlinear Robust Observer

  • Myung-Hyun Kim
    • 한국해양공학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.54-60
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    • 2002
  • 본 연구는 슬라이딩 모드개념을 이용한 비선형 견실 상태 추정기의 선박 위치제어시스템에 대한 적용에 관한 연구이다. 개발된 상태추정기는 제어기 설계에 필요한 동적 모델에 있어서 고려되지 않은 비선형성과 불확실성 및 외란이 존재하더라도 견실히 상태추정을 수행할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한 선박의 속도 및 유체력으로 인한 외란의 추정이 가능하며, 파랑으로 인한 고주파 운동응답을 여과시킴으로 불필요한 작동기의 동작과 과도한 연료손실을 방지할 수 있다. 특히 상태 추정기에 불연속 함수를 도입함으로 비선형성, 외란 및 불확실성에 대해 강인한 특성을 가지고 있다. 제안된 상태추정기에 기초하여 Observer backstepping 방법을 이용한 위치 제어기가 설계되었으며, 제어시스템의 안정성을 Lyapunov 법을 이용하여 검증하였다. 일련의 수치 시뮬레이션을 수행함으로서 제안된 상태추정기 및 제어기의 선박위치제어시스템으로서의 성능을 예증하였다.

재귀적 이산 시간 3차 Volterra 필터의 안정성에 대한 충분조건 (A Sufficient Condition on the Stability of Recursive Discrete-Time Third-Order Volterra Filters)

  • 김영인;임성빈
    • 한국음향학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.61-65
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    • 1999
  • 본 논문에서는 필터의 계수들을 이용하여 재귀적 3차 Volterra 필터의 안정성에 대한 충분 조건을 유도하고자 한다. Volterra 필터는 기억성이 있는 비선형 시스템을 모델링하는데 있어서 매우 효과적이다. 그러나 비재귀적 Volterra 필터는 비선형 시스템을 모델링하는데 있어서 많은 수의 계수를 필요로 한다는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 이유로 비재귀적 구현보다 적은 수의 계수를 요구하는 재귀적 Volterra 필터를 많이 고려한다. 그러나, 재귀적 Volterra 필터의 주된 문제점은 필터에 내재하는 비안정성이다. 본 논문에서는 필터의 입력신호의 크기가 유한한 경우에 있어서 재귀적 이산시간 3차 Volterra 필터의 출력이 유한하게 되는 간단한 조건에 대하여 보고하고자 한다.

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비선형 시스템의 안정한 직접 적응 제어를 위한 웨이브렛 신경회로망 (Wavelet Network for Stable Direct Adaptive Control of Nonlinear Systems)

  • 서승진;서재용;원경재;연정흠;전홍태
    • 전자공학회논문지S
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    • 제36S권10호
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    • pp.51-57
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    • 1999
  • 본 논문에서는 웨이브렛 신경회로망을 사용하여 알려지지 않은 비선형 시스템을 안정하게 제어하는 문제를 다룬다. 비선형 시스템의 정확한 제어는 함수를 근사화하는 데 사용되는 함수 근사화기의 정확성과 효율성에 의존한다. 그러므로 기준 함수의 선택이 자유롭고 함수 근사화 능력이 뛰어난 웨이브렛 신경회로망을 비선형 시스템 제어에 이용한다. 초기 웨이브렛 신경회로망 제어기를 설정하기 위해서 먼저 제어기 입력의 시-주파수 특성을 분석해서 웨이브렛 신경회로망 변수인 신축과 이동 값을 구한다. 다음에 Lyapunov 안정성 이론에 기초한 적응 법칙을 사용하여 연결강도를 조절한다. 이 직접 적응 웨이브렛 신경회로망 제어기를 비선형 시스템인 역 진자 시스템을 제어하는데 적용한다.

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지능형 디지털 재설계 기법을 이용한 전력 계통의 부하 주파수 제어를 위한 강인한 퍼지 제어기 설계 (Design of Robust Fuzzy Controller for Load-Frequency Control of Power Systems Using Intelligent Digital Redesign Technique)

  • Joo, Young-Hoon;Jeo, Sang-Won;Kwon, Oh-Sin
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제10권4호
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    • pp.357-367
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    • 2000
  • 본 논문은 조속기의 밸브 위치의 제한을 고려한 불확실 비선형 전력 시스템의 부파수 제어를 위한 강인 디지털 퍼지 제어기의 설계기법을 제시한다. TSK 퍼지 모델을 이용하여 비선형 전력 시스템을 모델링한다. 리아푸노프 안정도 해석 이론에 기반하여 파라미터 불확실성을 포함한 비선형 전력 시스템의 TSK 퍼지 모델을 위한 강인 안정 조겅을 유도한다. 유도된 강인 안정 조건은 선형 행렬 부등식의 형태로 나타난다. 또한 지는형 디지털 재설계 기법을 이용하여 연속 시간상에서 운용되는 전력 시스템을 위한 디지털 제어기를 설계한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 본 논문에서 제안된 부하 주파수 제어기 설계 기법의 효용성을 보인다.

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소속함수 의존성을 이용한 Takagi-Sugeno 퍼지 시스템의 관측기 기반 제어기 설계 (The Design of Membership-function-dependent Observer-based Controller Using Takagi-Sugeno Fuzzy Model)

  • 김호준;주영훈;박진배
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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    • pp.1758-1759
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    • 2011
  • 본 논문은 비선형 시스템의 소속함수 의존성을 이용한 관측기 기반 퍼지 제어기 설계 기법을 제시한다. Takage-Sugeno (T-S)퍼지 모델링을 이용해 비선형 시스템을 퍼지 모델로 표현한다. 시스템의 안정화 조건은 소속함수의 의존성을 이용한 리아푸노프 안정도 해석 방법을 이용해 유도된다. 안정화 조건은 선형 행렬 부등식으로 표현되며, 부등식의 해를 이용해 제어기의 이득값을 구한다. 모의실험을 통해 설계된 제어기의 타당성을 검증한다.

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불확실성을 갖는 퍼지 시스템의 출력궤환 견실 $H^infty$ 제어 (Output Feedback Robust $H^infty$ Control for Uncertain Fuzzy Dynamic Systems)

  • Lee, Kap-Lai;Kim, Jong-Hae;Park, Hong-Bae
    • 전자공학회논문지SC
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    • 제37권6호
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    • pp.15-24
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    • 2000
  • 본 논문에서는 불확실성을 갖는 비선형 시스템의 출력 궤환 퍼지 H∞ 제어 문제를 고려한다. 비선형 시스템은 Takagi-Sugeno(T-S) 퍼지모델로 나타내고 제어기 설계는 퍼지모델을 이용하여 설계한다. Lyapunov 함수를 이용하여 퍼지모델에 대한 폐-루프 시스템의 안정성뿐만 아니라 외란감쇠에 대한 L₂ 이득 성능을 보장하는 충분조건을 유도한다. 유도된 조건식 으로부터 퍼지 H∞ 제어기가 존재할 충분조건을 선형 행렬부등식으로 나타내고, 이 선형 행렬부등식의 해로부터 제어기를 설계하는 알고리듬을 제시한다. 설계된 제어기는 비선형이며 퍼지 동작에 의해 자동적으로 조정된다.

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기능성 능동부하를 이용한 선형보상 증폭기 설계 (Design of RF Drive Amplifier with Functional Active Load for Linearity Compensation)

  • 김도균;정인일;홍남표;김광진;최영완
    • 한국정보통신설비학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신설비학회 2007년도 학술대회
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    • pp.11-14
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    • 2007
  • CMOS technology 기반의 고주파 직접회로에서는 충분한 이득과 안정성을 얻기 위하여 inductor, capacitor와 같은 수동 소자를 적절히 사용하여 설계하여야 한다. 이와 같은 수동 소자는 CMOS 집적회로에서 넓은 면적을 차지하는 단점이 있다. 고주파 증폭기의 부하를 능동 소자로 대체하게 되면 작은 크기로 회로의 제작이 가능하게 되나, 능동 소자는 수동 소자에 비하여 선형 특성이 좋지 않기 때문에 실제로 고주파 증폭기 설계에 사용하지 않는다. 본 논문에서는 이와 같은 능동 소자의 비선형성을 억제하면서, 동시에 회로의 크기를 줄일 수 있는 기능성 능동 부하를 적용한 고주파 증폭기를 설계하였다. 기능성 능동 부하는 2개의 MOSFET은 대칭으로 연결된 구조를 가지며, 하나의 MOSFET은 일반적인 load로 동작하며, 다른 MOSFET은 gate에 가변 전압을 인가함으로써, 증폭기의 전달함수를 변화시킬 수 있다. 이와 같은 특성을 이용하여 고주파 증폭기의 선형성을 보상할 수가 있다.

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유한요소법을 이용한 2차원 사각탱크내 비선형 슬로싱 동응답 해석 (Dynamic Response Analysis of Nonlinear Sloshing in Two Dimensional Rectangular Tank using Finite Element Method)

  • 조진래;이홍우;하세윤;박태학;이우용
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제16권1호
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    • pp.33-42
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    • 2003
  • 본 논문에서는 2차원 사각탱크내 비압축성, 비점성, 비회전 유동에 대한 비선형 슬로실 해석을 다룬다. 유체영역의 지배방정식으로 포텐셜 이론에 기반을 둔 라플라스 방정식을 사용한다. 대변형의 슬로싱 거동을 표현하기 위하여 베르누이 방정식으로부터 유도된 운동 및 동역학적 자유표면 경계조건을 적용한다. 이러한 비선형 슬로싱 문제는 9결점 요소를 사용한 유한요소법에 의하여 해석되어 진다. 경계조건에 대한 시간적분과 정확한 속도계산을 위하여 각각 예측자-수정자 기법 및 최소자승법을 도입하였다. 또한, 자유표면 추적에서 야기되는 안정성 문제는 시간변동에 대한 자유표면 위치를 직접 계산함으로써 확보할 수 있었다. 외부 조화가진에 대한 본 논문의 결과는 선형이론해 또는 참고문헌의 결과와 비교하여 매우 정확하고 안정적이었다. 프로그램 검증 후, 유체높이와 가진크기에 대한 슬로싱 응답특성을 분석하였다.

SC : Cr$^4+$:YAG 단결정의 비선형 흡수 (Nonlinear Absorption of Sc : Cr$^4+$:YAG Single Crystals)

  • 유난이;김홍기;차명식;유영문
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2000년도 제11회 정기총회 및 00년 동계학술발표회 논문집
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    • pp.308-309
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    • 2000
  • Nd:YAG 레이저의 수동적 Q-switching을 위해서는 대부분 유기물인 dye를 포화흡수체로 이용해 왔으나, 장시간 사용시 dye 분자의 결합이 끓어지면서 생기는 photodegradation으로 인하여 안정성에 많은 문제를 가지고 있다. 최근에 Cr$^{4+}$ :YAG 단결정의 물리적인 특성과 열적 안정성이 밝혀지면서 Nd:YAG 레이저의 Q-switching용 포화흡수체로 대치되고 있다[1]. 본 실험에서는 Z-Scan 방법을 이용하여 입사광의 세기에 따른 Cr$^{4+}$ :YAG 단결정의 흡수변화를 측정하였으며, 또한 Cr$^{4+}$ :YAG 단결정의 성장이 진행될수록 결정성장 길이에 따라 Cr 이온의 농도가 낮아지는 현상이[2] 발생하는데 두가지 서로 다른 결정화분률에 대해서 비선형 흡수를 비교하였다. (중략)

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비선형 시스템을 위한 Takagi-Sugeno 퍼지 샘플치필터 (Takagi-Sugeno Fuzzy Sampled-data Filter for Nonlinear System)

  • 김호준;박진배;주영훈
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제25권4호
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    • pp.349-354
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    • 2015
  • 본 논문은 비선형 시스템을 위한 T-S 퍼지 샘플치 필터의 안정도 조건을 제시한다. 퍼지 시스템과 퍼지 필터 사이의 에러 시스템을 제시하며, 리아푸노프 안정도 해석 기법을 이용해 에러 시스템의 안정도 조건을 선형행렬부등식의 형태로 표현한다. 제안된 안정도 조건은 기존과는 다른 접근법을 이용하며, 더 나은 성능을 보인다. 모의실험을 통해 제안한 기법의 효용성을 검증한다.