진동을 감소시키는 방법으로 과거에는 최적의 설계 변수를 선정하는 수동 제어 방법이 주로 연구되었으나, 보다 확실한 진동 제어를 위하여 최근에는 피드백 루프(Feedback loop)를 이용하는 능동제어에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 능동제어에 의한 진동을 억제하는 방법에 대하여 연구하려고 한다. 진동체로는 외팔보를 선택하였으며 진동체의 진동을 제어하는 장치로는 제어코일과 베이스코일로 구성된 Push-Pull 타입의 전자석 제어회로를 직접 제작하고 시스템을 모델링 하고자 한다.
많은 분야에서 널리 사용되고 있는 PID 제어기의 형태는 오차를 갖는 폐루프 시스템으로 구성되며, PID 제어기는 비례, 적분, 미분 제어기로 나누어진다. PID 제어기의 형태가 여러 가지로 제안되고 있지만 보다 중요한 것은 PID 제어기의 파라미터들을 어떻게 적절히 정하느냐 하는 파라미터 조정 문제이다. 실제로 산업 현장에 설치되어 있는 PID 제어기는 대부분 숙련된 기술자에 의해 수동 조작에 의한 시행 착오(trial and error) 법으로 동조되고 있다. 이 경우는 많은 노력과 시간이 소비되고, 외란(disturbance)이 첨가될 경우 적절히 동조된다는 보장도 없다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하고자 신경회로망을 이용하여 PID 제어기의 파라미터를 동조하는 제어 방법을 제안하였다. 단일 뉴런으로 구성하여 구조가 간단하고, 학습에 의한 성능 개선이 가능하다. 오차 역전파(Error Back-Propagation) 알고리즘에 의하여 PID 파라미터가 되는 가중치를 자동 동조하는 방법이다. 제안한 방식의 유용성을 보이기 위해 DC 서보 모터와 비선형 시스템인 단일 관절 매니퓰레이터를 대상으로 시뮬레이션을 하였다.
교류 전기철도 급전시스템은 고조파 왜곡 및 무효전력으로 인한 역률저하 등의 전기품질 문제를 동반한다. 교류 전기철도 급전시스템의 고조파 전류 및 무효전력을 보상하기 위해 SRF(synchronous-reference-frame) 제어를 이용한 하이브리드 능동필터를 제안한다. 제안하는 하이브리드 능동필터 제어 알고리즘은 3상에서만 응용되었던 MSRF(multiple-synchronous-reference-frames)를 통해 저차 고조파를 추출하여 상대적으로 크기가 작은 고차 고조파를 능동필터에서 보상하고 크기가 큰 저차 고조파를 수동필터에서 보상하며, 능동필터 또는 수동필터만을 사용했을 때 생길 수 있는 문제점들 보완한다. 또한, 폐루프 무효전력 보상알고리즘을 통해 무효전력을 보상한다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 하이브리드 능동필터의 SRF 제어 방법의 제어 성능과 타당성을 확인한다.
The controversy over the risk of the human body being affected by electromagnetic fields emitted from 60 Hz power lines continues without end. There are currently no new studies or research progress being made in this direction that is notable, and the number of civil complaints is gradually increasing. The problem is that each study produces different results, among which the effect of exposure to magnetic fields on childhood leukemia is a major one. In Korea, an electrician who was maintaining a 22.9 kV power line died of leukemia, which has recently been recognized as an occupational disease. Methods to reduce magnetic fields from power lines include shielding with wire loops, incorporating split phases and compaction techniques, installing underground power lines, converting to high-voltage direct current (HVDC), and increasing the ground clearance of transmission towers. Depending on whether a separate power supply is needed or not, there are two types of wire loops: passive loop and active loop. Magnetic field reduction is currently done through underground power lines; however, the disadvantage of this process is high construction costs. Installing passive loops, with relatively low construction costs, leads to lower magnetic field reduction rates than installing underground cables and a weakness to not solving the landscape problem. This methodological study aims at designing methods and reducing the effects of 2-wire set loops-the simplest and most practical. Since the method proposed in this study has been designed after analyzing the distribution of complex electromagnetic fields near the expected loop installation location, a practical design can be implemented without the need for any difficult optimization programming.
A study on optimal placement of constrained layer damping treatment for vibration control of automotive panels is presented. The effectiveness of damping treatment depends upon design parameters such as choice of damping materials, locations and size of the treatment. This paper proposes a CAE (Computer Aided Engineering) methodology based on finite element analysis to optimize damping treatment. From the equivalent modeling technique, it is found that the best damping performance occurs as the viscoelstic patch is placed by means of the modal strain energy method of bare structural panels to identify flexible regions, which in turn facilitates optimizations of damping treatment with respect to location and size. Different configurations of partially applied damping layer treatment have been analyzed for their effectiveness in realizing maximum system damping with minimum mass of the applied damping material. Moreover, simulated frequency response function of the automotive roof with and without damping treatments are compared, which show the benefits of applying damping treatment. Finally, the optimized damping treatment configuration is validated by comparing the locations and the size of the treatment with that of an experimental modal test conducted on roof compartment.
DTV수신기에서 송신신호를 완벽하게 복원하기 위해서는 채널의 영향으로 인해 파일롯의 위치가 바뀌고 위상이 틀어지는 것을 보상해주는 반송파 주파수 동기와 샘플링 클락 주파수와의 위상오차로 인해 발생하는 샘플링 타이밍 오차를 보상하는 심볼 타이밍 동기가 모두 획득되어야 한다. 심볼 타이밍 동기부는 일반적으로 다중레벨을 가지는 신호에 사용되는 가드너(Gardner)방법을 사용한다. 가드너 방법은 매 심볼마다 타이밍 에러성분을 추출하므로 다중경로 채널에서 타이밍동기를 추적하면서 유지하는데 유리한 방식이다. 본 논문에서는 가드너 방법에서 에러를 검출하기 위해 사용되는 가드너 타이밍 에러 검출기(Timing Error Detector)가 수신파워레벨이 기준 파워레벨에서 크게 벗어날 경우 동기를 획득할 수 없는 문제점을 해결하기 위해 1단계로 가드너 타이밍 에러 검출기 블록 앞에 수신파워레벨을 계산하여 보정하는 블록을 추가하여 수신파워레벨을 보정한다. 2단계로 반송파 주파수동기와 심볼타이밍동기에 사용되는 PLL(Phase Locked Loop)회로의 빠른 동기 획득과 동기 획득 후 지터량을 줄이기 위하여 루프필터의 출력 값의 평균을 이용하여 옵셋량을 추정하여 추정된 옵셋의 변화율에 따라 단계적 대역폭을 가지는 적응적인 루프필터를 반송파 주파수 동기 회로와 심볼 타이밍동기 회로에 적용함으로써 최적의 동기성능을 얻는다.
본 연구는 17명의 장애인 보호자 및 장애인 탑승자를 대상으로 레이(Ray)의 실험 복지차량 사용 시 문제점을 예측하여 개선하기 위한 연구로써, 실험 복지차량 이용 시 18개의 주요 사용성 평가항목을 통해 실제 소비자인 장애를 고려하기 위해 장애인 보호자 및 장애인 탑승자 관점에 기초한 인간공학적 설계를 위한 기준을 제시하고자 한다. 본 연구 결과를 보면 다음과 같다. 첫째, 레이(Ray) 실험 복지차량의 만족도와 자기 소유차량 만족도 비교에서 장애인보호자군의 자가 소유차량만족도가 3.20점보다 실험복지차량 만족도가 3.88점으로 더 높았으며, 또한 장애인 탑승자군에서 장애인 자기소유차량만족도가 3.00점보다 실험 복지차량 만족도가 3.31점으로 더 높은 것으로 나타났다. 이는 장애인 보호자 및 장애인 탑승자를 위한 실험복지차량이 이들의 장애특성에 대한 불편사항을 해소한 복지차량개발이라고 볼 수 있다. 둘째, 장애인 보호자 및 장애인탑승자에게 적합한 복지차량을 개발하려면 조수석의 경우 수전동회전업시트가 필요하거나 아니면 차량 후석 슬로프를 통해 장애인을 수?전동 휠체어 탄 상태로 휠체어잠금장치, 휠체어 안전벨트, 휠체어 안전 손잡이, 하이루프 등이 차량 설계부터 장애를 고려하는 것이 필요하였다. 셋째, 후석 슬로프의 경우 차량의 전고높이(하이루프)와 수동 및 전동휠체어의 전폭을 고려하여야 하며, 휠체어 잠금장치의 경우 사용자의 휠체어를 안전하게 고정하여 견인할 수 있는 전동장치가 고려되어야 할 것이다. 또한 전동슬라이드업시트와 후석 슬로프는 휠체어 장애인과 고령자 등 대상자에 맞게 선택할 수 있을 것이다.
포고 현상은 액체추진 로켓에서 발생하는 축방향의 동적 불안정 진동이다. 동체의 고유진동수와 추진제 공급계의 주파수가 가까와 지면 전체 시스템이 불안정 현상을 보인다. 포고 현상을 예측하기 위해 1단의 추진제 (산화제 및 연료) 탱크는 쉘 요소로, 나머지 구성 요소인 엔진 및 상단은 mass-spring으로 모델링하여 구조해석을 수행하였다. 추진제 공급계의 압력 및 유량 섭동예측에는 transmission line model이 사용되었다. 본 논문에서는 이와 같이 수행된 구조 및 유체 모델링을 통합하여 폐루프 전달함수를 구성하였다. 포고 억제기는 수동적인 방법으로 압력 섭동을 흡수하는 분 기관 및 accumulator로 구성되며 추진제 공급계 중간에 위치한다. 발사체의 비행과정 동안 포고현상을 억제하는 설계 최적화를 위한 설계변수로는 분기관 및 accumulator의 직경 및 길이로 설정하였다. 목적함수로는 포고 억제기의 질량, 그리고 추진제 질량에 따른 폐루프 전달함수의 에너지 최소화로 설정하여 다목적함수 최적화를 수행하였다.
복합재로 된 회전날개깃을 상자보로 모델링하고 수동/능동 감쇠를 주기 위해 ACL(Active Constrained Damping Layer)을 상하양면에 부착하고 복합변위이론에 기초한 유한요소방법을 이용하여 구조해석을 수행하였다. 이 이론은 ACL내의 복합재와 점탄성층 그리고 압전층의 전단변형효과를 정확하게 모델링하는데 효과적이다. Hankel 의 특이값을 이용해 축차모델을 유도하였으며 축차모델과 측정된 출력에 기초한 LQG 제어기를 설계하였다. 그러나 LQG 제어기는 공칭 운전속도에서는 좋은 성능을 보여주었으나 운전속도가 변하는 상황에 대해서는 강인안정성을 보여주지 못했다. 이 LQG제어기의 강인안정성을 개선하기 위하여 루프전달회복을 통한 강인한 제어기를 설계하였다. 수치 예를 통해 제시된 제어기가 회전날개깃의 공기역학적인 안정성을 개선하는데 효과적이며 동체모드와 연계된 리드-래그 모드감쇠를 증가시켜 회전날개깃의 진동을 효과적으로 억제하는 것을 보였다.
본 연구를 통해 개발된 전기부하시험장치는 상용전원이 필요한 피시험장치(변압기, 정류기, 전압조정기, 인버터 등)와 상용전원이 불필요한 독립형 피시험장치(동력발전기, 풍력발전장치, 태양광발전장치, 하이브리드발전 장치, 배터리 등)에 대하여 정격용량시험이나 가변부하시험을 능동적으로 정밀하게 제어하면서도 시험 중에 사용되는 전기에너지를 소비하지 않고 전원변환장치를 통하여 계통선으로 전달하도록 설계되었다. 동기식 pwm 인버터회로를 상용전원과 연결시켜서 시험에 사용되는 전력을 계통선으로 귀환되도록 설계되었으며, 종전의 수동식 전기저항체를 사용한 전기부하시험장치에 비해 93.4% 정도의 전력을 소모하지 않고도 피시험체에 대한 시험이 가능하도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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