이 논문은 수치해석에서 적분값을 구하는데 이용되는 Romberg 적분법이 많은 계산량으로 인하여 소프트웨어적인 방법으로는 처리 속도가 떨어지므로 수치처리를 위한 툴 키트를 사용시 처리속도가 떨어진다. 그래서 이 논문에서는 시스토릭어레이를 이용하여 Romberg 적분법에 적분값을 구하는 새로운 하드웨어를 제안하였다. 이 새로운 하드웨어는Romberg 적분법이 2단계로 나누어져있어서 2단계의 시스토릭어레이로 설계를 하였다. 첫번째 단계는 사다리꼴 적분법에 의해서 근사치를 구하고, 두 번째는 단계는 구해진 적분값을수렴속도도 빠르고 근사 값을 정확하게 하기 위해서 오차의 위수를 높여 가는 방법에 많이사용하는 Richardson의 외삽법을 적용하여 적분값을 구하는 것이다.
본 연구는 유리 차수 미분의 수학적인 방법을 시스템의 응답을 제어하는 제어기에 적용하고자 한다. 따라서 제어기로 구성하기 위해서는 유리수 지수에 대한 적분기를 이산시간으로 변환하여 설계한다. IP 제어기는 오차에 대한 적분제어기를 구성하고 비례제어기는 시스템 출력만 적용하는 구조이다. 유리 차수 적분기를 IP 제어기의 적분제어기에 활용함으로 제어기를 설계한다. 먼저 PI 제어기와 IP 제어기의 성능을 비교하고, 설계된 제어기를 전동기의 속도 제어에 적용한다. 그 결과 전동기의 출력상태인 속도가 균일하며 정밀한 제어 성능을 얻을 수 있었다. 정상상태의 속도오차가 0.1 [%] 이내 이고, 오버슈트가 없는 정밀하며 균일한 속도 제어 성능을 가짐을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 BLDC 서보모터의 속도 제어성 향상을 위해 속도제어계에 2자유도 적분형 최적 제어법을 적용하고 그 결과를 기존의 PI제어계 및 2자유도 PI제어계와 비교하였다. 2자유도 적분형 최적제어법은 PI제어법이 갖는 지령치 추종특성과 외란 억제특성간의 트레이드오프 문제를 해결하고, 제어계의 최적성을 확보하고자 도입되어졌으며, 시뮬레이션과 실험을 통해 그 유효성을 고찰하였다. 시뮬레이션을 통해 얻은 결과는 다음과 같다. (1) 2자유도 적분형 최적제어계는 PI제어계에 비해 양호한 지령치 추종성과 외란 및 모델링 오차제거 특성을 보였다. (2) 2자유도 적분형 최적제어계는 제어파라미터인 하중행렬 Q, R 및 W에 대한 제약요건이 없을 경우, 모터의 정격조건 하에서 이들을 적절히 설정함으로써 2자유도 PI제어계보다도 양호한 지령치 추종성과 외란 및 모델링 오차 제거 특성을 얻을 수 있다. (3) 2자유도 적분형 최적제어계는 인가전압 및 전류의 크기를 2자유도 PI제어계의 그것과 동일하게 제약할 경우 2자유도 PI제어계에 비해 지령치 추종에 관한 정정시간 외에는 그다지 우수한 성능을 보이지 않았다. 또한, 실험을 통해 고찰한 PI 및 2자유도 PI제어계의 속도추종성능은 시뮬레이션 결과와 거의 동일하였다. 2자유도 적분형 최적제어계에 대한 실험결과는 논문에 나타내지 못하였으나, PI및 2자유도 PI제어계의 실험결과에서 알 수 있듯이 2자유도 적분형 최적제어계도 시뮬레이션 결과와 같은 경향을 보일 것으로 사료된다. 따라서, 본 논문에서 검토된 방법은 기존의 PI 제어계가 갖는 지령치 추종과 외란억제의 트레이드오프 문제를 상당부분 해결 가능할 것으로 보인다. 또한, 일정의 부하외란 및 모델링 오차내에서는 2자유도 PI제어계 보다 나은 제어성능을 보여 BLDC 모터의 속도 제어성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대가 된다. 향후, 2자유도 적분형 최적제어계의 실험결과를 통한 엄밀한 제어성능검증과 스텝외란 외의 주기성 외란 인가시 2자유도 적분형 최적제어계의 외란제거 방안 등이 검토되어야 할 것으로 사료된다.
Cauchy의 적분공식을 복소속도(complex velocity)에 적용하여 포텐시얼 유동을 해석하는 복소경계요소법이 개발되었다. 이 결과로 얻어지는 적분방정식은 경계면에서의 접선속도(tangential velocity)와 법선속도(normal velocity)의 함수로 주어진다. 자유수면에서의 접선속도의 시간변화(evolution of tangential velocity)를 수식화하기 위하여 새로운 비선형 동역학적 자유수면경계조건(nonlinear dynamic free surface boundary condition)을 유도하였다. 복소포텐시얼 대신 복소속도를 이용하는 이 방법은 유장내의 특이점(field singularity)을 용이하게 고려할 수 있으며, 수치미분없이 직접 경계면에서의 유속을 해로서 구하게 된다. 그러나 자유수면이 존재하는 문제의 경우에는, 자유수면에서의 동역학적 경계조건을 만족 시키기 위한 계산과정에 접선 벡타의 변화량을 추정하는 것이 포함되게 되어, 계산과정이 다소 복잡하게 된다.
불연속 갤러킨 정식화에 기초를 둔 시간적분법에 대하여 시간을 변수로 한 유한요소적 접근법을 시도하였다. 단일 형상함수와 두 형상함수 정식화에 대해 각각 선형, 이차 형상함수를 적용하여 모두 네 종류의 시간적분법을 유도하였으며, 각 방법에 대하여 시간시텝의 증가에 따른 변위와 속도의 관계를 나타내는 증폭행렬을 계산하였다. 유도된 방법들의 성능을 평가하기 위하여 부하가 갑자기 변화는 진동 문제를 해석하고 변위의 오차를 비교하였다. 네 가지의 방법에 대하여 국부 오차 추정치를 개발하였으며, 오차 추정치의 정확도를 수치예를 이용하여 평가하였다. 단일 형상함수 정식화에서 이차 형상함수를 이용한 오차 추정치가 실제 국부오차를 잘 나타내었으며 유도된 오차 추정치는 시간간격제어 기법에서 시간간격의 크기를 결정하는 척도로 이용 가능하다.
본 논문에서는 물체표면 위에서 물체표면 경계조건이 만족되도록 Source의 세기를 결정하기 위한 준비단계로서 Havelock Source에 의한 유기 속도성분의 수치 계산방법을 다루었다. Havelock Source의 Green함수내 이중적분항의 피적분 함수에 존재하는 극을 제거하기 위해서 복소 평면을 생각하여 연결선 적분을 하였으며, 이 극이 제거되어도 나타나는 특수한 경우의 문제를 해결하기 위하여 수식의 변환하여 수치계산에 유용한 식을 이용하였다. 또한, 이 계산방법의 유용성을 확인하기 위하여 이 Source가 자유수면 하에서 일정 속도로 이동할 때에 유동장에 나타나는 유기 속도성분들을 계산하였다.
가로흐름에 방류되는 연직평면부력젤의 젤중심선경로와 온도분포를 실험자료와 기본방정식으로부터 유도된 적분식에 의하여 해석한다. 기본방정식으로부터 적분식의 유도는 상사법칙과 특성길이를 도입하여 연직상향 및 수평방향흐름영역에 대한 차원해석을 하였고, 실험은 속도비(R=Wo/Ua)와 방류밀도Froude수를 변화시키면서 각각에 따른 젤중심선경로와 온도분포를 획득하였다. 속도비 R과 방류밀도Froude수 Fo에 따라 부력젤의 흐름특성은 달라지게 되며, 초기조건(운동량및 부력)에관계없이 부력젤은 항상 운동량지배영역이 존재함을 알 수 있었고 적분식에 의한 역법칙(power law)과 실험 자료는 대체로 일치된결과를 나타내었다.
배경: 심근 수축력과 더불어 전신저항은 개심술 후 적절한 심박출량을 유지하기 위한 매우 중요한 요인이다. 후부하의 변화를 비관혈적으로 평가할 수 있는지 알아 보고자 대동맥 혈류파형의 변화를 관찰하였다. 대상 및 방법: 개흉한 8마리의 잡견에서 연속파형 Doppler 심초음파를 이용하여 nitroprusside 단독 또는 epinephrine과의 병합투여 잔후로 상행 대동맥 혈류를 측정하였다. 결과: Nitroprusside의 투여로 동맥압과 전신저항은 약물의 투여량에 비례하여 감소함으로써(p<0.05 vs 기준치), 대동맥 혈류파형의 최고속도, 평균가속 및 분거리(속도시간적분$\times$심박동수)는 증가하였고, 가속시간은 짧아졌으며(p<0.05 vs 기준치), 가속시간/박출시간의 비는 변화가 없었다. Nitroprusside 투여로 인한 전신저항의 변화는 속도시간적분이나 Doppler 시간간격 지표보다는 최고속도(r=0.60, p=0.001)와 평균가속(r=0.52, p=0.003)과 상관관계가 있었다. Epinephrine과의 병합투여로 전신저항이 증가하지 않는 한 nitroprusside 단독투여에 비해서 최고속도, 평균가속 및 속도시간적분이 더 크게 증가했으나, 전신저항이 증가되면 이 Doppler 지표들은 감소하는 경향을 보였다. 결론: Doppler 심초음파를 이용하여 상행 대동맥 혈류파형의 최고속도와 평균가속을 연속적으로 측정함으로써 후부하의 변화를 비관혈적으로 평가할 수 있으리라 생각된다.
르네상스 시대가 도래하자 고대 그리스와 로마 문화의 부흥으로 유클리드 기하학이 다시 연구되고 실험과 관찰의 정신이 대두되었다. 이는 곧 근대의 정신인 것이다. 본 논문에서는 17, 18세기에 지식인이 추구했던 가치가 운동, 속도, 빛이었으므로 수학에서 미분적분차이 발명되고, 미술에서는 빛의 화가, 순간의 화가를 탄생시킨 근대의 시대정신과 사회적인 배경을 주목한다.
항공기, 차량, 유도탄 등과 같은 동적인 플랫폼에서 표적을 추적하기 위해서는 시선을 안정화하는 외부의 추적루프와 내부의 속도 루프를 포함하는 서보 구조가 필요하다. 본 논문에서는 내부의 속도 루프인 안정화 루프에 큰 입력 전압이 인가되었을 때 구동기(Actuator) 포화 현상에 의해서 공간 안정화 루프 성능이 나빠지지 않게 와인드업 방지(Anti-windup) 기능을 가진 디지털 비례적분(Proportional Integral, PI) 제어기를 설계한다. 디지털 와인드업 방지 비례적분 제어기는 일반적으로 SISO 시스템 설계를 위한 방법으로 와인드업 방지 기능을 가진 R, S, T 다항식으로 표현되는 입출력 형태의 제어기를 이용하여 설계하였다. 설계된 제어기는 모델링에 의한 시뮬레이션 결과와 실험결과를 통해 성능을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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