본 논문에서는 퍼지 피드백 선형화 제어 시스템에 대한 강인 안정성 해석과 제어기 설계에 대해서 말하고 있다. 제어 대상인 비선형 시스템을 모델링 하는데 있어서 Takagi-Sugeno (TS) 퍼지 모델 기법을 이용하였고, 이때 발생할 수 있는 모델 불화실성과 외란에 대해 그것의 최대 최소 범위를 안다고 가정하였다. 모델링을 통해서 얻어진 폐구간 시스템에 대한 안정성 판별은 Diagonal Norm based Linear Differential Inclusions (DNLDI) 구조를 이용하여 $L_2$ 강인 안정성 해석을 하였다. 또한, 퍼지 피드백 선형화 제어 시스템을 안정화 시키는 최대 이득을 얻기 위하여 LMI 최적화 계산법을 기반으로한 수치 해석법을 제시하였다. 제안된 방법의 효과를 확인하기 위해서 강인 안정성 해석 및 제어 설계에 대한 간단한 모의실험을 하였다.
열음향 냉동기의 설계시 요구되는 냉동기의 내부음장 특성을 예측하기 위해, 냉동기를 이루는 공명기 구조 및 선형화된 스피커의 모델에 대행 전달행렬기법을 이용하여 해석을 수행하였다. 여러 가지 기본 음향요소들의 전달행렬을 이용하여 공명기를 음향학적 요소들로 분해하고, 스피커의 선형화된 동특성 방정식과 함께 해석함으로써 음향요소들이 직렬로 배열되어 있는 공명기에 대한 음향특성을 얻어 내었다. 또한, 열음향 냉동기의 개발에 있어서 중요한 목표중 하나인 모세관 스택에서의 온도차이를 에너지 방정식을 이용하여 수치적으로 예측하였다. 한 개의 모세관 기공내에서의 음향일의 흐름, 열음향 흐름, 단위 길이당 에너지 손실 등을 단면변화함수를 이용해 표시한 후, 전체 스택에서의 에너지 흐름과 열평형을 고려하였다. 전체 스택에서의 에너지 흐름에 관한 식에 대하여, 내부음장 예측에 의해 구한 물리량을 이용하여, 수치적인 반복계산을 수행함으로써 온도비 및 성적계수를 예측할 수 있었다. 실제 설계된 공명기의 음향 특성의 해석결과가 실험과 잘 일치함을 관찰한 후, Hofler의 열음향냉동기에 대한 열음향 해석을 수행하여 실험결과와 잘 부합됨을 확인할 수 있었다.
파라미터 변동이나 외란에 강인한 영구자석 동기전동기의 궤환선형화 속도제어기를 설계하고 DSP를 이용하여 실험 시스템을 구현하였다. 시스템의 상태변수에 비하여 매우 느리게 변화하는 파라미터의 추정을 위하여 MRAS를 이용한 추정방법이 MIT rule을 이용하여 유도되었다. 외란이나 시스템의 상태변수 정도의 변화를 보이는 피라미터에 대하여는 그영향이 고려된 준-선형화 비간섭 모델이 유도되었다. 이 모델을 이용하여 제어시스템의 강인성을 얻고자 경계층을 가지는 Sliding mode 제어기를 설계하고 PD 제어기를 적용한 기존의 제어기와 비교하였다. 제안된 제어 방법의 유용성은 Simulation과 DSP에 기반한 실험 시스템을 통하여 검증하였다.
본 연구에서는 전통적인 비선형 최적화 기법의 문제점을 극복하기 위하여 유전자알고리즘과 지식베이스의 통합을 통한 새로운 개념의 최적화 기법을 개발하였다. 여기에서는 제한조건이 있는 비선형 최적화 문제를 해결하기 위해 사용되는 전통적인 순차적 선형화 방법과 새로운 유전자 알고리즘의 장단점을 서로 보완한 하이브리드형 최적화 기법을 개발하였다. 여기에 지식베이스를 통한 최적화 지원 기법 및 최적화 모델의 자동생성 모듈을 개발하여 최적화 모텔의 성능을 한층 개선할 수 있었다. 개발된 최적화 기법의 검증을 위하여 수학적 비선형 모델을 이용한 여러가지 기법의 비교 검토를 수행하였다.
본 연구에서는 투과성 판을 통과하면서 발생하는 에너지 손실효과를 나타내는 비선형 항력 항을 등가 선형화기법으로 선형화시킨 준선형 모델을 제안하였다. 이 모델을 경계요소법(Boundary Element Method)으로 풀어 2차원 조파수조의 투과성 소파장치를 개발에 활용하였다. 투과성 판에서의 항력계수는 수리 모형실험 결과와 비교를 통해 새롭게 구하였다. 공극률 0.1, 잠긴 깊이 d/h = 0.1, 경사각도 $10^{\circ}{\leq}{\theta}{\leq}20^{\circ}$를 갖는 투과성 소파장치가 전반적으로 우수한 소파성능을 보였다. 개발된 준선형 수치모델은 앞으로 다양한 형태의 투과성 소파장치의 최적 설계에 활용될 것이다.
본 논문에서는 기계적 위치 제어계에서 다단계 뱅-뱅 액츄에이터의 비선형성에 의한 목표 위치에서의 리미트 사이클을 방지하는 제어방법을 제안한다. 다단계 뱅-뱅 액츄에이터의 선형화된 모델인 기술함수를 이용하여 비선형성을 보상한다. 강인성을 확보하기 위해 루프 형성 기법에 의한 H/sub .inf./ 제어기가 설계된다. 제안된 제어방법은 기존의 선형제어기보다 비선형성이 보상되어 사역대가 작아지므로 최소 제어 가능 구간을 줄일 수 있다. 1축 위치 제어계의 실험을 하여 제안된 제어방법이 리미트 사이클을 줄이고 제어정도를 향상 시키는데 유효함을 입증하였다.
This study suggests a trajectory tracking controller composed of an input output linearization compensator and a linear controller. The input output linearization compensator is derived from the nonlinear equations of a pneumatic control system and it algebraically transforms a nonlinear system dynamics into a linear one, so that input output characteristics of the control system is linearized regardless of the variation of the operating point and linear control techniques can be applied. The results of nonlinear simulations show that the proposed controller tracks the given trajectories more accurately than a state feedback controller does.
DC/DC 승압 컨버터는 인덕터 내부 저항으로 인하여 부하 저항의 변화가 시스템 동작점에 영향을 미치게 되며, 이로 하여 제어기 설계의 기준이 되는 선형화된 모델은 불확실성을 가지게 된다. 본 논문은 인덕터의 내부 저항과 출력단의 부하 변동으로 인한 불확실성에 대하여 출력 전압의 강인성을 향상시키기 위해 PI 관측기 기반 적분형 상태 변수 궤환 제어기를 제안한다. PI 관측기는 불확실한 시스템 제어에 널리 사용되는 오차의 적분항을 Luenberger 관측기에 추가한 형태로써 불확실성에 강인한 추정 성능을 보인다. 모의실험을 통해 불확실성이 존재하는 경우 제안된 제어기의 강인성을 확인하고 설계된 관측기가 Luenberger 관측기에 비해 상태변수 추정 성능이 우수함을 보인다.
본 논문은 제어 입력 u(t)에 대하여 비선형 결합된 3차 미분 방정식으로 표현되는 조작기를 갖는 로보트 매니퓰레이터에 대하여 제어기의 설계에 관한 논문이다. 제어 방식은 두 단계로 구성되며, 첫째 단계로는 비결합된 제어가능한 선형 계통을 얻기 위하여 대역적(global)선형화를 수행하며, 둘째 단계로는 선형화 계통에 대하여, 모델의 불확실성이 존재하는 경우에도 강건성과 안정도를 보장하도록 Lyapunov 방정식과 전체 안정도 이론을 적용하여 제어기를 설계한다. 제안된 제어기를 조작기가 포함된 자유도가 3인 로보트 매니퓰레이터에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 하였다.
A silica gel desiccant dehumidifier is studied theoretically in this paper adopting several linearization assumptions. The governing equations are linearized with the assumptions, and the exact solutions to the temperature and the humidity ratio are obtained. In spite of the assumptions, the theoretical results are found to agree well with those from the numerical analysis without any assumption. In typical operation ranges of the desiccant dehumidifier, the time-averaged errors in the process air temperature and humidity ratio are less than 4% and 7%, respectively, and the corresponding root-mean-square values are less than 5% and 15%, respectively The analytical solutions are expected to contribute to the fundamental understanding of the dehumidification and regeneration processes and the correlation analysis of the numerous parameters influencing the dehumidifier operation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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