주파수 영역에서 제어기를 설계하기 위해서는 시스템의 대역폭, 초대 주파수 응답, 저주파에서의 이득, 고주파에서의 이득 감쇄 정도를 고려한다. 또한 나이퀴스트 선도, 보우드 선도 등을 활용하여 폐루프 제어 시스템의 이득여유, 위상 여유를 확보할 수 있도록 한다. 일반적으로 저주파 영역에서는 개루프의 이득이 기준치보다 크도록 하고, 고주파수 영역에서는 기준치보다 작도록 설계를 하며, 폐루프 응답에서 대역폭이 유지되고, 공진피크점의 응답 크기는 1에 비하여 과도하게 크지 않도록 설계를 한다.
본 연구에서는 asymmetric과 symmetric 구조의 n채널 MOSFET 소자의 성능 평가에 관한 실험을 진행하였다. 소자의 성능 평가에 있어 아날로그 회로에서의 DC 이득은 중요한 파라미터 중 하나 이다. 따라서 본 연구에서는 gm/ID 측정법을 이용하여 각 소자의 DC 이득 특성을 분석하였다. 게이트 전압에 따른 드레인 전류-드레인 전압 특성 곡선으로부터 early voltage 값을 추출하였다. 이후 최종적으로 수치적 계산을 통해 DC 이득 값을 추출하였다. 실험 결과 asymmetric과 symmetric 소자의 경우 early voltage 값이 각각 -34 V와 -15 V였으며 따라서 DC 이득 특성 또한 asymmetric 소자의 경우가 우수한 것을 확인하였다.
본 논문에서는 모델의 불확실성을 갖는 RC 배터리 모델의 State-of- Charge(SOC)를 추정하기 위한 강인한 고이득 관측기를 설계한다. 일반적으로 SOC를 추정하기 위해 사용하는 RC 배터리 모델은 실제 배터리 셀과 정확하게 일치하지 않고 거기에 따른 모델의 불확실성이 존재하게 된다. 이렇게 불확실성이 존재할 때 그 영향을 최소화하고 보다 정확한 SOC를 추정할 수 있는 강인한 관측기를 설계하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 실제 배터리 셀과 RC 배터리 모델 사이에 모델 불확실성이 존재하더라도 정확한 SOC추정을 위하여 강인한 고이득 관측기를 설계한다. 하지만 이러한 강인한 고이득 관측기는 높은 이득으로 발생하는 튐 현상(peaking phenomenon)과 출력 측정오차에 민감하게 반응하여 발생하는 진동(perturbation)이 존재하는 단점이 있다. 그래서 이를 보완하기 위해 슬라이딩 모드 기법을 사용하여 강인한 고이득 관측기를 설계한다. 마지막으로 성능 검증을 위하여 선형 관측기, 고이득 관측기를 이용한 SOC 추정결과를 비교한다.
이동로봇을 원하는 위치로 최단시간 안에 이동시키기 위해 최적제어문제를 풀어야 하지만 비선형시스템이므로 해석적 접근이 매우 어렵다. 본 논문에서 유전알고리즘을 사용하여 이동로봇의 최적제어이득을 구한다. 로봇 방정식이 비선형식이므로 초기치에 따라 최적제어이득은 다르게 결정된다. 따라서 초기치 범위를 적절한 개수의 격자점으로 이산화시킨 뒤 해당 격자점에서 유전알고리즘으로 최적제어이득을 구한다. 일반적인 초기치에 대한 제어이득은 신경회로망으로 구하며 해당 격자점의 초기치와 그에 대한 최적제어이득을 신경회로망 학습데이터로 사용하고 학습시킨다. 이산화된 격자점이 아닌 다른 초기치에 대한 제어이득은 신경회로망으로부터 구한다. 마지막으로 본 논문의 제어방법의 유용성을 시뮬레이션 연구로 확인하고자 한다.
본 논문은 IMT-2000 대역에서 동작하는 피드포워드 증폭기의 선형성 개선을 위한 이득 평탄도의 영향에 관한 것이다. 각 증폭기의 이득 평탄도에 대한 동작 특성을 조사하기 위하여 WCDMA 4FA 신호를 인가하여 최종 출력 10 W에서 측정하였다. 특히, 지연 선로, 위상, 크기의 부정합과 같이 선형성 개선에 영향을 미치는 요인 중 각 증폭기의 이득 평탄도의 변화에 따르는 선형성의 개선에 대하여 조사하였다. 전력 증폭기는 40 MHz, 오차 증폭기는 40 MHz, 80 MHz 대역에서 이득 평탄도를 변화시키면서 측정하였다. 측정 결과, 오프셋 5 MHz 지점에서 20 dB 이상의 개선 효과를 나타내기 위해서는 전력 증폭기는 1.5 dB, 오차 증폭기는 0.5 dB 이내의 이득 평탄도를 가져야 함을 확인하였다. 또한, 오차 증폭기의 이득 평탄도에 따라 피드포워드 증폭기의 선형성이 급격히 변화하였으며, 오차 증폭기의 이득 평탄도가 선형성 개선에 더 중요한 요소임을 확인하였다.
방사선 영상 디텍터는 x선 광자로부터 생성된 전하를 수집하여 다수의 전하증폭기 회로를 사용하여 전압 신호로 바꾼 뒤 이를 디지털 신호로 바꾸어 디지털 영상을 생성한다. 이때 다수로 사용한 회로의 불균일한 특성으로 인하여 이득의 불균일이라는 고정형태잡음이 발생한다. 이를 제거하기 위하여 이득지도를 사용하는 이득 보정 알고리듬이 일반적으로 사용되는데, 이득지도 설계 시에 광자 잡음이 이득지도에 남게 되고 이 잡음은 이득 보정된 영상을 오염시킨다. 본 논문에서는 이러한 남아있는 잡음을 필터를 사용하여 제거하는 실험을 하였으며, 효율적으로 잡음을 제거하기위한 필터를 최적화하는 알고리듬을 제안하였다. 실제 디텍터로 획득한 영상에 대하여 실험을 수행하여, 단순한 필터로 제거하기 힘든, 고정형태잡음의 크기가 상대적으로 큰 경우에도, 필터 최적화 알고리듬을 사용하여 효율적으로 잡음 제거에 대한 성능을 개선시킬 수 있음을 보였다.
마이크로스트립 콤 어레이 안테나에 대한 CSRR-메타물질의 영향을 연구하였다. 마이크로스트립 콤 어레이 안테나는 12개의 방사체로 구성되었고 24GHz ISM 대역에서 16.09dBi의 이득과 0.24GHz 대역폭을 갖도록 설계하였다. 설계된 안테나는 안테나 면에 수직한 방사빔과 16.09dBi의 동일편파 이득, -10.86dBi의 교차편파 이득을 갖고 있었다. CSRR-메타물질은 0.24GHz이던 마이크로스트립 콤 어레이 안테나의 임피던스 대역폭을 3.6GHz로 대폭 증가시켰으나 동일편파 이득이 10.8dBi로 되고 교차편파 이득이 14.1dBi로 되어 동일편파와 교차편파가 혼재했으며 안테나 이득을 1.99dB 만큼 저하시켰다. 한편, CSRR 링의 스플릿 방향에 따른 연구에서 링의 스플릿 방향을 위로하거나 아래로 했을 때는 거의 같은 특성을 보였다. 그러나 링의 스플릿 방향을 위와 아래로 교번하여 배치하였을 때는 동일편파 이득이 -1.29dBi로 감소하고 교차편파 이득이 13.9dBi로 증가하여 교차편파가 주가 되는 파로 변환되었다.
본 논문은 선형시불변시스템(LTI) 대하여 안정도여유(이득 및 위상여유)와 시간응답 규격(오버슈트와 응답속도)을 보장하는 PID 제어기의 이득 셋을 결정하는 방식을 제시한다. 이 방법은 시스템을 안정화시키는 전체 PID 제어기의 이득 셋을 결정하는 최근의 결과를 이용한다[1]. 본 논문에서는 폐루프 특성다항식의 계수공간에서 계수와 안정도여유 및 시간응답 성능요구 조건과의 관계를 제시한다. 제시한 방법을 이용하여 안정도를 보장하고 안정도여유와 시간영역 규격을 동시에 만족하는 PID 이득 셋을 구한다. 예제를 통해 실제 설계에 매우 유용함을 보였다.
WDM(Wavelength Division Multiplexing) 광동신망의 노드에서 신호채널들이 분기 결합될때 잔류채널들의 이득을 일정하게 제어해 주기 위해 고정이득 EDFA를 사용한다. 본 논문에서는 양방향 펌프에 의해 고이득을 가지는 L-band EDFA에서 발진광에 의해 입력변화를 보상해주는 방식으로 고정이득 EDFA를 구현하였다. 여기서 발진방향 및 파장에 따른 잔류채널의 과도 응답 특성에 있어서 단파장 후방발진의 경우가 최적임을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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