본 논문에서 제안한 제어기 구조는 일반적인 궤환제어기를 기초로 구성한다. 일반적인 궤환제어기는 플랜트 입력과 기준신호 사이의 오차에 제어기의 적당한 이득을 곱한 제어입력을 공급한다. 설계한 궤환 퍼지제어는 3개의 루프로 구성되며, 내부 루프는 보통의 궤환제어기와 플랜트로 구성된다. 제어기는 퍼지 모델링과 퍼지추론기로 이루어진 외부 루프에 의해서 조절되며 제안한 궤환 퍼지 시스템의 출력이 기준신호를 향해서 잘 수렴하는가를 확인하기 위해 직접구동 밸브를 사용한 비선형 유압 서보시스템을 제어대상으로 부동 소수점 DSP 프로세서를 사용하여 구현한 후 실험결과를 관찰하였다. 실험결과 궤환 퍼지제어기는 정상상태 도달시간은 느리지만 오버슈트나 언더슈트는 일어나지 않는다. 그러므로 새로운 궤환제어 방식을 사용한 궤환 퍼지제어 알고리즘이 비선형 플랜트에 효과적으로 잘 적응됨을 확인하였다.
플랜트 모델이나 경험에 근거하여 설계된 퍼지제어기를 실제 플랜트에 적용할 경우, 모델링 오차와 플랜트에 대한 관련지식의 부족으로 만족할 만한 제어 결과를 나타내지 못할 경우가 있다 이 경우 제어성능을 향상시키기 위해 제어기의 제어인자를 다시 조정하여야 하고, 이 조정과정은 시행착오방법으로 수행되기 때문에 많은 시간과 비용을 필요로 한다. 본 논문에서는 퍼지 논리와 정규화에 따라 스케일 계수를 자동조정하는 퍼지 제어기를 제안한다 모의 실험을 통하여 스케일 계수가 자동조정되는 퍼지제어기가 스케일 계수가 고정된 퍼지 제어기보다 좋은 성능을 보임을 확인하였다. 그리고 DSP 프로세서를 사용하여 설계한 제어기를 구현한 후 실험결과를 관측하였다.
중주파수대역은 내부 음향 모드의 공명 및 모드간 상호 간섭 특성을 완전히 무시할 수는 없으나 모드 밀도가 비교적 높기 때문에, 기존의 저주파수용 모드기법이나 고주파수에 대한 통계적 및 기하학적 해석방법과는 다른 기법이 필요한 구간이다. 본 논문에서는 위상 을 포함한 기하음향모델을 이용하여 중주파수 특성을 고려하는 개념을 이용하여 해석기법을 확립하였으며, 삼각형빔법을 기초로 한 모델링을 하였다. 세 개의 서로 다른 특성을 지닌 대 상 공간에 대해 음향 경계요소법 및 실험에 의한 음향 주파수응답함수와 본 연구 결과를 비 교함으로써 유효성과 오차특성을 검토하였다. 이로부터 위상으로 고려한 중주파수 대역에 잘 적용될 수 있음을 확인하였고, Schroeder의 차단주파수 이하의 저주파수에서는 내부구조 에 의한 회절이, 차단주파수의 네 배 이상인 고주파수에서는 벽면에서의 산란이 간섭현상과 함께 고려되어야 함을 보였다. 이러한 해석기법은 중주파수대역에 있어서 청감특성을 고려 한 내부공간의 음향설계에 매우 유용할 것으로 사료된다.
항공기가 평형상태로 비행하는 도중 돌풍과 같은 외부교란을 만난 교란상태운동은 선형화된 미분방정식으로 표현되며 비교적 짧은 비행시간동안의 비행은 선형시 불변계가 된다. 돌풍은 Gauss-Markov확률과정으로 모델링 되며, 항공기가 돌풍을 만난 교란상태운동은 시스템론적으로 보면 백색잡음이 성형필터를 거쳐 계에 입력되는 것과 같다. 초기의 설계방법은 고전적인 주파수영역에서의 해석방법을 사용하였으나 1960년대에 최적제어이론이 도입되면서 평가함수를 사용하여 원하는 비행특성을 얻는 방법을 사용하게 되었다. 그 후 계에 입력되는 외란과 측정시의 잡음으로 인한 불확실한 측정량으로부터 최적상태변수의 추정을 위해 필터링이론을 도입한 확률제어이론을 적용하여 자동조종장치를 설계하게 되었다. 이때까지는 연속제어계로 설계되었으며 그 후 측정신호를 샘플링하여 연속제어계와 등가의 이산제어계를 사용한 자동조종장치가 등장하였으며 이 경우 설계기법으로는 연속제어계를 사용하고 실현시킬 때는 디지털컴퓨터를 사용하였다. 이는 제어하는 동안 계의 계수와 제어법칙을 바꾸어 줄 수 있는 이산제어계의 장점을 이용하지 못하므로 처음부터 계를 등가의 이산계로 보고 제어계를 설계하는 방법이 도입되었다. 이 때 샘플링간격의 결정과 Quantization 영향이 설계시 고려되어야 한다.
본 연구는 산업현장에서 요구되고 있는 공장자동화의 한 분야로 다관절이 로보트의 비집중 제어기버에 관해 고찰한 것이다. 제안한 기법은 매니퓰레이터가 원하는 궤적에 정확히 진행할 수 있도록 각 링크별로 차원이 낮은 부시스템으로 모델링하여 분산제어를 실시 함으로서 실시간 제어를 용이하게 할 수 있는 방식이다. 각 부시스템의 제어기는 관절별로 제어하는 궤환 제어기, 전향 제어기 및 보호신호기 등으로 구성되고, 이들 제어기의 이득을 조정함으로서 매니퓰레이터를 제어하는 것이다. 또한 제안한 비집중 적응 제어기를 2-링크 매니퓰레이터에 시뮬에이션한 결과 강하게 결합된 동력학과 부하의 변화에도 불구하고 제안한 기법이 원하는 궤적에 양호하게 진행함을 알 수 있었다.
본 논문에서는 통계적 방법에 의한 음소의 자동분할에 관한 알고리즘을 제안하였다. 우선 음성 신호를 AR 모델로 모델링한 후 스펙트럼이 변화하기 전과 변화한 후의 모델에 대해서 likelihood ratio 와 mutual information을 고려한 test statistics 로부터 모델 계수가 변화하는 곳을 예측해 내고 이 곳을 음소의 경계로 판단한다. 이 경우 검파되지 못하는 대부분의 음소는 짧은 자음이었으며 Signed front-to-back maximum area ratio을 이용하여 개선하였다. 또한 false alarm error을 줄이기 위해 두 segment 사이의 distortion 으로부터 smoothing을 하였다. 3명의 화자에 대한 실험 결과 non-detection error는 10%, false alarm error는 20% 정도로 나타났지만 화자간에 알고리즘의 성능 변화가 거의 없으 며 특히 분할된 경계치 분포는 전체 음소의 90% 이상이 이 30ms 이내에 위치하였다.
본 논문에서는 비용장 다중오류정정을 갖는 $\pi$/4-QPSK의 차동검파 시스템을 이용하여 가산성 가우시안 백색잡음(additive white Gaussian noise: AWGN)과 나카가미 늦은 페이딩(Nakagami slow fading)채널로 모델링된 이동통신채널에서 성능이 분석연구되었다. 비용장 다중오류정정은 두 개 이상의 타임스롯(time slots)만큼 지연되어 수신된 신호를 이용하여 형성된 출력이 패리티체크 비트가 되어 오류정정에 이용되었으며, 비용장연속 다중오류정정(NEC)의 차수가 증가함에 따라 성능이 증가됨을 보이고 나카가미 페이딩 변수가 증가함에 따라도 성능이 증가됨을 보였다.
본 논문에서는 지상파 클라우드 방송 시스템 (cloud transmission system)의 간섭 및 잡음 신호를 모델링하고 수신기의 비트 오율 (bit error rate) 성능을 제시한다. 지상파 클라우드 방송 시스템은 하나 이상의 동일채널간섭이 존재하는 환경에서 동작해야 하므로 negative SINR (signal-to-interference plus noise ratio) 영역에서 동작해야 한다. 지상파 클라우드 방송 시스템의 요구되는 SINR 영역에서 간섭 및 잡음을 가우시안으로 모델링할 수 있으며 모델링된 간섭 및 잡음 모델을 이용하여 비트 오율 성능을 관찰한다. 또한, 최소자승 (least square) 기반의 선형 보간된 채널 추정 값을 평균함으로써 클라우드 방송 시스템에서 향상된 채널 추정 방식을 제안한다. 전산 실험 결과는 제안한 방식을 이용하여 클라우드 방송 시스템이 negative SINR 영역에서 동작함을 보여준다.
아날로그 형태의 신호를 전송하기에 적합한 특성을 보이는 선형 GMR(giant magnetoresistance) 아이솔레이터를 모델링하여 입력전류에 따른 출력전압과 전류를 조사하였다. GMR 아이솔레이터를 자기적 부분과 전기적 부분으로 나누고 선택된 스핀밸브 소자의 MR(magnetoresistance) 결과를 대입하여 출력전압을 구할 수 있는 순서도를 설정하였다. 자기적 모델링으로는 평판 코일의 3차원 모델을 FEM방법으로 해석하여 입력전류에 의해 생성되는 자장의 세기를 구하였으며, 여기에서 자기코어층이 있는 경우 50% 이상 더 커지는 결과를 얻었다. 그리고 아이솔레이터의 출력전압파형을 계산한 결과 입력 코일 전류에 따른 궤환 코일 전류가 $I_{out}$ = $I_{in}$ -5 mA의 선형함수와 비교시 평균 $\pm$0.25 mA 이내의 차이로 근사한 값으로 계산되었다. 또한 입력되는 코일 전류가 구형파일 때, 출력전압의 반응시간과 파형을 계산하였으며, 이때 최저전압에서 최대 전압까지 상승 및 하강하는 시간은 연산증폭 기의 slew rate가 0.3 V/${\mu}\textrm{s}$ 일 때, 최저전압에서 최대 전압까지 상승 및 하강하는 시간은 6 ${\mu}\textrm{s}$였다.
본 연구에서는 수중 채널환경에서 측정을 수행하고 측정 데이터를 분석하여 수중 채널의 공간 다이버시티 특성을 연구하였다. 측정 데이터 분석 결과 정지채널의 경우 페이딩에 의한 영향은 크지 않았으며, 서로 이격된 센서에 수신된 신호의 페이딩 특성은 송신단과 수신단의 거리에 의한 영향도 적어서 수신 센서의 간격이 반송파의 10파장 이상 이격하여야 최적의 공간 다이버시티이득을 얻을 수 있었다. 그리고 이동 채널 환경의 경우에는 센서 간의 거리가 8파장이상일 때 공간 상관계수 값이 0.3 보다 작아서 최적의 공간 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 것으로 분석 되었다. 향후 이 연구결과를 바탕으로 수중 이동 채널 환경에서의 MIMO 채널 모델링 및 성능 분석을 할 예정이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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