• 제목/요약/키워드: 이선형 모델

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Microcontroller를 이용한 박형 초음파모터의 구동특성 (Driving Characteristic of The Thin Type Ultrasonic Motor using Microcontroller)

  • 정성수;전호익;정현호;박태곤
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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    • pp.201-201
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    • 2008
  • 박형초음파모터의 구조는 그림 1(a) 와 같이 크로스형태의 앓은 스테이터에 윗면과 아랫면에 각각 8 개의 압전세라믹이 부착된 형태이다. 압전세라믹의 분극방향은 로터와 접촉하는 스테이터의 A, B, C, D 네 개의 타점에서 순차적인 타원변위가 생성되도록 결정된다. 유한요소해석프로그램인 ATILA 5.2.4를 사용하여 최적설계를 한 결과 폭 3[mm], 길이 18[mm], 두께 1.8[mm], Brass 재질, Mid surface clamp 조건에서 입력전압 18[Vrms] 일 때 0.3[${\mu}m$]의 변위를 보였다. 최적설계된 모델을 제작하였고, 정확한 실험결과를 얻기 위해서 푸쉬풀게이지, x-y스테이지, rpm 메타, 토크게이지를 이용하여 실험테이블을 구성하였다. 그림 1(b) 는 마이크로컨트롤러를 이용한 구동 드라이버를 보여준다. 한 주기에서 1/4분주의 순차적인 네 개의 구형파를 생성하고, 이를 push-pull회로를 동하여 90도의 위상차가 나는 정현파를 생성하여 초음파 모터의 구동전원으로 사용한다. 엔코더와 AD 컨버터를 이용하여 정속도 운전을 위한 피드백 제어가 된다. 제안된 구동드라이버를 이용하여 측정한 결과, 구동 주파수 88.6[kHz], 입력전압 [40Vrms], preload 0.2 [N]에서 130 [rmp] 의 속도와 25 [gfcm] 의 토크특성을 보였다. 압력전압을 증가시킬수록 속도는 선형적인 증가를 보였고, 토크는 이와 반대로 감소하는 특성을 보였다. 피드백 제어회로가 없는 경우에는 preload 변화에 따른 극심한 속도 변화를 보였고, 피드백 제어를 하였을 경우에는 0.2~0.4[N]의 범위에서 정속도 운전이 가능함을 확인하였다. 기존의 주파수발생기와 파워 엠프를 이용한 구동장비와의 특성비교에서도 큰 차이를 보이지 않았으며, 장시간의 운전에도 안정적인 구동이 가능함을 확인하였다.

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축방향으로 압축을 받는 GFRP 원통형 판넬의 유한요소 모델링 (Finite Element Modelling of Axially Compressed GFRP Cylindrical Panels)

  • 김기두
    • 대한토목학회논문집
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    • 제13권4호
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    • pp.15-25
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    • 1993
  • 복합재료를 효과적으로 사용하기 위하여 복합재료 구조물의 설계기준 개발을 위한 연구가 진행되고 있다. 금속 셀의 좌굴에 대한 설계시에는 초기 결함의 영향과 탄성임계좌굴응력을 근거로 한 녹다운계수(Knock-down factor)를 정의하는 것이 중요한 과정이나 복합재료 쉘의 좌굴에 대한 설계시에는 초기 결함에 대한 민감도가 거의 연구되어 있지 않은 실정이다. 복합재료 쉘의 좌굴거동에 영향을 주는 설계변수는 많기 때문에, 쉘의 설계시 이 변수들로 인한 초기 결함 민감도를 분석하기 위하여 많은 실험을 필요로 하고 있으며 실험 이외의 다른 방법으로서는 이미 검증된 수치모델을 사용하는 것이다. 본 논문에서는 복합재료 쉘요소를 개발하는데 사용된 이론을 요약, 정리 하였으며 수치예제를 통하여 본 연구에서 제안한 쉘요소의 정확성을 검증하였다. 그리고 축방향으로 압축을 받는 GFRP 곡선형 판넬의 설계시 고려해야 하는 각 변수들을 다양하게 변화시키면서 좌굴거동에 미치는 영향을 유한요소 모델링에 의해 고찰하였다. 방법으로서 초기 결합 및 두께의 진폭을 고려한 비선형 해석과 고유치 해석을 수행하였으며 이 결과를 이용하여 녹다운 계수를 산출하였다.

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신경회로망을 이용한 수직형 롤러 분쇄기의 최적설계 (Optimization of Vertical Roller Mill by Using Artificial Neural Networks)

  • 이동우;조석수
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제34권7호
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    • pp.813-820
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    • 2010
  • 포틀랜드 시멘트용 분쇄기는 독일과 일본 등 선진국에서 도입된 고가의 대형 기계이다. 따라서 이에 대한 체계적 정비 및 보수가 원활히 진행되어야 포틀랜드 시멘트의 생산설비에 대한 안정성을 확보할 수 있다. 한편 국내에 도입된 수직형 롤러 분쇄기는 포틀랜드 시멘트의 원료인 석회석의 시간당 생산량이 5.5MN이나 되는 세계 최대 규모의 분쇄기로서 설계 수명이 $4{\times}10^{7%}$사이클 정도이나 대략 $4{\times}10^6\;{\sim}\;8{\times}10^6$ 사이클 정도에서 파괴되고 있어 계획 예방 정비에 대한 어려움이 있으며, 수직형 롤러 분쇄기의 보수비용을 절감하기 위하여 롤러 분쇄기에 대한 효과적인 재설계가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 확률론적인 절차가 내재되어 있어 불확실성을 다룰 수 있고, 대량의 복잡한 비선형적인 관계도 단순화의 과정 없이 연관 관계를 자체 조직화할 수 있는 인간의 뇌와 가장 유사한 병렬연산모델인 신경회로망을 수직형 롤러 분쇄기에 적용하여 최적설계를 수행하였다.

디지털 초음파 신호처리 기법을 이용한 열처리된 스테인레스 스틸의 그레인 크기 결정에 관한 연구 (A Study on the Determination of Grain Size of Heat-treated Stainless Steel Using Digital Ultrasonic Signal Processing Techniques.)

  • 임내묵;이영석;김성환
    • 한국음향학회지
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    • 제18권8호
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    • pp.84-93
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    • 1999
  • 본 논문에서는 디지털 신호처리기법을 기초로 한 열처리된 스테인레스 스틸의 그레인 크기에 대한 결정 방법을 제안하였다. 이 방법은 여러 개의 특징 파라메터들, 차분절대평균값, 분산, 평균주파수, 자귀회귀모델계수 그리고, 선형켑스트럼 계수를 이용하여 증거축적방법을 통해 수행한다. 각각의 특징파라메터는 열처리된 금속에 초음파를 발사하여 돌아온 반사신호를 가지고 추출된다. 실험 결과로서 몇 개의 특징파라메터만 가지고는 열처리된 금속의 그레인 크기를 정확하게 결정할 수 없음을 확인하였다. 열처리된 금속의 그레인 크기에 대한 결정은 기준 파라메터로부터 측정한 거리를 이용한 증거축적방법을 사용하였으며, 퍼지매핑함수를 도입하여 이를 응용하였다. 본 논문의 실험을 위해 다양한 그레인 크기를 가진 열처리된 스테인레스 스틸 금속을 사용하였으며, 이러한 실험결과로부터 본 논문에서 제안한 방법이 지금까지 발표된 그레인 크기 결정방법보다 효과적임을 입증하였다.

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면내 압축력을 받는 플랫 플레이트 슬래브에 대한 모멘트 증대법 (Moment Magnifier Method for RC Flat Plate Subject to Combined Axial Compressive and Floor Load)

  • 박홍근
    • 콘크리트학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.243-254
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    • 1999
  • 면외 바닥하중과 면내 압축력을 받는 플랫플레이트 슬래브에 적용할 수 있는 모멘트증대법을 개발하기 위하여 수치해석연구를 실시하였다. 수치해석연구를 위하여 재료와 기하학적 비선형효과를 고려한 비선형 유한요서 해석프로그램을 개발하였으며, 해석모델로서 국내 철근콘크리트계산규준의 직접설계법에 의하여 설계된 플랫플레이트 슬래브를 사용하였다. 본 연구는 지배하중조건인 수직하중후 1축압축력의 조합하중을 받는 슬래브에 대한 좌굴하중과 모멘트증대계수를 제안하였다. 좌굴하중은 두 개의 요소, 즉 슬래브의 기하학적 형태의 영향을 나타내는 좌굴계수와 압축과 인장 균열에 의한 손상정도를 나타내는 유효휨강성으로 정의된다. 변수연구를 통하여 좌굴계수와 유효휨강성의 변화를 연구하였으며, 이 수치해석결과를 바탕으로 좌굴계수와 유효휨강성의 설계값과, 이를 사용하는 모멘트증대법을 제안하였다.

광대역 다중경로 채널에서 스마트 안테나를 적용한 W-CDMA 시스템의 대역폭에 따른 성능분석 (Analysis of W-CDMA System with Smart Antenna for Different Bandwidths in Wideband Multipath Channel)

  • 전준수;이주석 ;김철성
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제40권2호
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    • pp.47-55
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    • 2003
  • 본 논문에서는 광대역 다중경로 채널에서 스마트 안테나를 적용한 W-CDMA 시스템의 성능을 서로 다른 대역폭(1.25㎒, 5㎒)과 서로 다른 환경(도심지역, 교외지역)에서 분석하였다. 스마트 안테나 시스템의 성능을 분석하기 위해서는 광대역 채널을 시ㆍ공간(Spatio-Temporal) 상관특성을 갖는 시변 선형 필터로 모델링하고, 공간 정보를 고려하기 위하여 배열 응답 벡터(array response vector)를 삽입하여 시간과 공간 정보를 갖는 벡터 채널 모델을 사용해야 한다. 이 때 공간적으로는 일정량의 각도 퍼짐을 갖는 부다중경로 성분으로 구성된 한 개의 반사파가 한 방향으로부터만 수신된다는 클러스터(cluster) 현상을 가정하였다. 광대역 CDMA의 경우에는 칩구간(Chip duration)이 보다 짧기 때문에 다중 경로 현상이 협대역의 경우와는 다르다. 본 논문에서는 한 칩 내에 들어오는 다중경로 성분은 분리하여 가장 큰 신호 성분만을 찾아내어 원하는 사용자의 신호로 사용하는 방법으로 모의 실험을 실행하였다. 모의실험 결과. 협대역 CDMA를 사용하는 스마트 안테나 시스템보다 광대역 CDMA를 사용하는 스마트 안테나 시스템의 성능이 더 좋게 보임을 확인할 수 있었다. 또한 스마트 안테나는 2D-RAKE 수신기를 사용했을 때 도심지역에서 보다 더 효과적임을 착안할 수 있었다.

Thin Cross 초음파모터의 속도특성 (Speed Characteristics of The Thin Cross Ultrasonic Motor)

  • 정성수;전호익;정현호;박민호;박태곤
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.51-51
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    • 2009
  • Thin Cross 초음파모터의 구조는 그림 1(a)와 같이 크로스형태의 얇은 스테이터에 윗면과 아랫면에 각각 8개의 압전세라믹이 부착된 형태이다. 압전세라믹의 분극방향은 로터와 접촉하는 스테이터의 중심부인 네 개의 타 점에서 순차적인 타원변위가 생성되도록 결정된다. 유한요소해석프로그램인 ATILA 5.2.4를 사용하여 최적설계된 모델을 제작하였고, 푸쉬풀 게이지, x-y 스테이지, rpm 메타, 토크 게이지를 이용하여 구동시스템을 구성하였다. 그림 1(b)는 마이크로컨트롤러(ATmega)를 이용한 구동 드라이버를 보여준다. 한 주기에서 1/4분주의 순차적인 네 개 의 구형파를 생성하고, 이를 push-pull회로를 통하여 90도의 위상차가 나는 정현파를 생성하여 초음파 모터의 구동 전원으로 사용한다. 피드백 회로인 맨코더와 AD 컨버터는 정속도 운전을 위해서 사용되었다. 제안된 구동드라이버를 이용하여 측정한 결과, 기존의 제품화된 드라이버와 비교하여도 특성의 큰 차이를 보이지 않았으며 피드백 회로를 통하여 부하변화에 따른 속도의 극심한 변화를 비교적 안정화 시킬 수 있었다. 입력전압을 증가시킬수록 속도는 선형적인 증가를 보였고 토크는 이와 반대로 감소하는 특성을 보였다. 피드백 제어회로가 없는 경우에는 프리로드 변화에 따른 극심한 속도 변화를 보였고, 피드백 제어를 하였을 경우에는 0.2~0.4[N]의 범위에서 정속도 운전이 가능함을 확인하였으며, 장시간의 운전에도 온도 및 속도특성이 안정적인 특성을 보였다.

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이동 객체의 불확실한 과거 및 미래의 위치 추정 (Estimation of Uncertain Past and Future Locations of Moving objects)

  • 안윤애;류근호
    • 한국정보과학회논문지:데이타베이스
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    • 제29권6호
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    • pp.441-452
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    • 2002
  • 데이타베이스를 이용하여 연속적인 이동 객체를 관리할 경우 매 시간마다 변경된 모든 위치 정보를 저장하는 것은 불가능하다. 그러므로, 일정한 비율의 시간 주기를 결정한 후 매 주기마다 이동 객체의 위치 정보를 이산적으로 저장하게 된다. 그러나 연속적인 모델의 이동 객체를 이산적인 형태로 관리하게 될 경우, 데이타베이스에 저장되지 않은 불확실한 과거 및 미래의 위치 정보에 대한 질의에 적절히 응답할 수 없는 문제점이 발생된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 이 논문에서는 동일한 데이터베이스에 저장된 이력정보를 이용한 이동 객체 외 과거 및 미래의 위치 추정 방법과 알고리즘을 제안한다. 이 때 3차 스플라인 보간법을 적용하여 이동 객체의 과거 위치를 추정하고, 이력정보의 평균 이동 값을 구하여 미래의 위치를 추정한다. 결국, 가상 이동경로 및 위치 샘플을 이용한 위치 추정 실험을 통해 제안한 3차 스플라인 함수가 선형 함수보다 더 적은 오차를 발생시킴을 보였다.

냉간압연 다단 압연기의 롤 슬립 모델링 및 상태 관측기 설계 (Modeling and State Observer Design for Roll Slip in Cold Cluster Mills)

  • 강현석;홍완기;황이철
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제36권12호
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    • pp.1543-1549
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    • 2012
  • 이 논문은 냉간 압연공정의 다단 압연기에서 각 롤 간의 슬립 현상에 대한 상태공간 모델을 도출하고, 이를 이용하여 롤 간 슬립 상태 관측기 설계에 관한 연구를 수행한다. 먼저 뉴튼의 운동법칙을 이용하여 각 롤들의 회전 운동 방정식을 1계 비선형 미분 방정식으로 기술한 후, 테일러 급수를 이용하여 임의의 동작점에서 상태공간 방정식으로 선형화한다. 다음에는 선형화된 상태공간 방정식에 기초하여 Gopinath 구성법으로 측정 가능한 구동 롤을 제외한 종동 롤의 회전 각속도를 추정하는 최소차원 상태 관측기를 설계한다. 마지막으로 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 상태 관측기로부터 추정된 각 롤 회전각속도와 슬립률의 유용성을 고찰한다.

휴대폰 전자파에 노출된 두부내 SAR 저감을 위한 전자파 흡수체 적용 방법 연구 (An Applicable Method of an Electromagnetic Wave Absorber for SAR Reduction in the Human Head Exposed to Electromagnetic Fields Radiated by a Cellular Phone)

  • 이윤경;백락준;홍진옥;육재림;윤현보
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제14권8호
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    • pp.884-890
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    • 2003
  • 본 논문은 휴대폰 전자파에 노출된 항부에서 SAR 값을 저감하기 위하여 전자파 흡수체를 단말기 표면에 부착하여 해석 및 측정하였다. 개발된 전자파 흡수체는 Mn-Zn계로 구성되었으며, 유전율은 7.30-j0.05 이고, 투자율은 2.20-j1.55이다 전자파 흡수체 부착에 의한 SAR 값은 비선형 FDTD 알고리즘을 적용하여 계산하였으며, 동작주파수 835 MHz에서 phantom 모델을 제작하여 SAR 값을 측정하였다. 그 결과, 전자파 흡수체 부착에 의한 SAR 값은 약 18 % 감소하였고, 안테나의 정재파비 및 패턴은 기존의 것과 거의 일치하였으며, 이득은 약 0.3 dB 감소하였다. 그러나 휴대폰의 수신감도는 전반적으로 약 1 dB 향상되었다.