비선형 시스템 출력 조절기의 디지털 구현시에 고려해야 할 샘플링 영향을 조사하였다. 조사결과, 선형 시스템에서와 마찬가지로 '출력 조절됨'은 보존되나, 일반적으로 '출력 조절 가능성'은 보존되지 않음이 밝혀졌다. 또한, 출력 조절 가능성이 보존되는 것을 쉽게 판별할 수 있는 비선형 시스템의 어떤 종류를 파악하였다. 이러한 결과는 일반적으로 연속시간 비선형 시스템에서 설계된 출력 조절기를 이산화하여 얻은 디지털 출력 조절기는 샘플링 시간에 대해 1차 근사에 불구함을 알려준다. 따라서, 이 결과는 일반적으로 보다 개선된 근사 샘플치 비선형 출력 조절기를 구할 필요가 있다는 것을 암시한다.
본 논문에서는 입력에 시간 지연이 존재하는 비선형 다중입출력(multi-input/multi-output (MIMO)) 시스템을 위한 디지털 제어기를 제안하였다. 다중 입력 시간 지연 비선형 시스템을 테일러의 추산 방법으로 이산화하고, 이 이산형 시스템을 일반적인 비선형 시스템으로 변환할 수 있다. 결과적으로, 일반 비선형 제어기를 이산형 시간 지연 시스템에 적용할 수 있다. 본 논문에서는 MAC 제어기를 설계하고 컴퓨터 시뮬레이션을 실시하여 제안된 방법의 성능을 검증하였다. 시뮬레이션의 결과 제안된 제어기는 비선형 다중입력 다중 시스템에 있어서 입력에 시간지연이 발생하더라도 시스템의 성능을 유지함을 확인할 수 있었다. 따라서 제안된 방법은 비선형 시간 지연 시스템의 제어에 유용함을 알 수 있다.
퍼지제어기는 입.출력 관점에서 일반적으로 입.출력에 대한 비선형 함수로 볼수 있다. 전문가의 제어 행위의 입.출력 관계가 크리시(crisp) 비선형 함수로 표현되었을때 그것을 언어적 퍼지 모델링(linguistic fuzzy modelling)하는 방법이 1-입력/ 1-출력 및 2-입력/1-출력의 static 시스템에 대하여 제안되었다. 이를 위해 소속함수 제한조건(membership function constraint)의 개념을 제시하고 선형계획법에 의한 최적화 기법을 이용하여 소속함수의 생성에 관한 체계적인 방법을 제안한다.
일반적으로 가변구조제어는 외란과 변수 변화에 대해 강인한 특성을 가지지만 제어기 설계자는 이러한 값들에 대한 상한 값과 하한 값을 알아야한다. 그러나 때로는 이러한 상한 값과 하한 값을 얻는다는 것은 쉽지가 않다. 이에 반해 퍼지제어기는 외란과 변수 변화에 대한 제어기 설계에 있어서 효과적인 방법을 제공한다. 따라서 퍼지제어기와 가변구조제어기가 가지는 장점들을 결합하는 연구가 진행되어져 왔다. 본 논문에서는 기존의 선형 슬라이딩 면을 가지는 퍼지제어기를 이용하는 방법 대신 비선형 슬라이딩 면을 가지는 퍼지제어기를 이용한 적응 퍼지 가변구조제어기를 이용하였다. 따라서 시스템의 결과는 선형 슬라이딩 면을 가지는 제어기 설계에서 나타나는 동적 특성과 정적 특성의 대립을 해결할 수 있다. 또한, 가변구조제어의 동적 특성을 결정하는 제어입력을 도입하여 적응 퍼지 가변구조제어기의 안정도를 판명하였다. 제안된 제어 알고리듬의 유용성을 입증하기 위해 비선형성이 큰 가변 길이를 갖는 진자 시스템을 이용하였다.
선형 전동기는 일반 회전기를 펼친 상태로 유도기, 전동기, 직류기 및 기타 특수 전동기로 분류하며 그 원리는 회전형 전동기와 같다. 직선 운동을 필요로 하는 시스템에서 기계적 변환 기구를 사용하지 않고 직접 직선 운동을 얻을 수 있으므로 향후 자동화 기기, 교통수단, 산업용 기기 등에 많은 수요를 창출할 수 있는 전동기이다. 또한 선형 전동기는 일반 회전형 전동기에 비해 스크류, 체인, 기어 시스템 등의 기계적인 변환장치가 없이 선형 구동력을 직접 발생시키므로 청정을 필요로 하는 환경에서 회전형에 비해 절대적으로 우세하다. 그러나 이상과 같은 장점을 지닌 선형 전동기를 실제 시스템에 적용하기 위해서는 속도의 저하에 따른 저 출력, 저 효율 및 고 가격과 같은 문제들을 우선적으로 해결해야 한다. 본 논문에서는 이 선형 전동기 기술이 적용되는 차세대 LCD 공정 자동화설비인 10,000N급 Stocker System에 적용되는 핵심기술과 기술개발 동향에 대한 소개를 하고자 한다.
본 논문은 시스템 운동학적 자유보다도 많은 수의 input을 사용하여 비선형 구속조건을 갖는 메 카니즘의 정역학적 평형을 유지시키는 경우와 같이 일반 로봇 시스템의 협력 작업시 일어나는 antagonistic stiffness를 연구하였다. 이러한 antagonistic 상황은 coordinations of multiple manipulators, multi-fingered end-efector, walking machine, 그리고 인간의 움직임등을 포함하는 많은 로봇 시스템의 작동시에 일어난다. Antagonism으로 야기되는 stiffness는 이러한 시스템의 특성을 파악하는 좋은 척도 가 될 수 있다. Antagonistic stiffness의 개념은 시스템을 구성하는 강체들의 상대 변위의 함수로 얻어 지기 때문에 바강체들이 변형하는 특성을 나타내는 structural stiffness와는 구별된다. 따라서 이 개념은 여유입력들에 의해 얻어지는 시스템의 effective stiffness로 해석될 수 있고, 일반 로봇 mechanism의 개 경로 안정도의 척도로 이용될 수 있으며 목적에 따라서 stiffness의 제어가 가능한 비선형 spring을 만 드는 데에도 응용이 가능하다. 본 논문에서는 antagonism이 일어나는 몇가지 상황에서의 stiffness 특성 과 개경로 안정성 조건등을 해석적, 기하학적 관점에서 다루었다.
가우스 잡음의 출현시 PWM 시스템의 안정도가 연구되었다. 일반 시스템은 종래의 서술 함수 방법을 이용할 때 비선형 소자와 선형 소자로 나누어진다. 등가 어드미턴스 개념이 이 시스템의 비선형 소자의 전달 특성을 구하는데 사용되었다. 이 논문에서는 가우스 잡음만이 존재하는 경우 자기 발진 조건이 유도되었고 그 결과를 컴퓨터 시뮬레이션으로 분석하였다. The stability of general pulse-width modulation system with Gaussian random disturbance was discussed . General system is divided into nonlinear and linear elements using the conventional describing function method. The concept of the equivalent admittance was used to find the transfer characteristic of the nonlinear element of the system. In this paper the self-sustained oscillation condition in the autonomous system was derived and the results was analyzed with computer simulation.
TSK 퍼지 시스템의 뛰어난 성능을 일반 산업 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 PID 제어기에 접목시켜, 비선형 시스템의 제어가 가능하고 강인성이 뛰어난 퍼지 PID 제어기의 설계를 제안한다. TSK 퍼지 제어기는 TSK 퍼지 모델로부터 극 배치법을 이용하여 설계되며, 비선형 시스템의 제어에서 시스템의 응답이 원하는 응답과 같아지도록 하는 뛰어난 능력이 있으나 구조가 복잡하여 산업 현장에서 사용되기에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 구현하기 간편한 PID 제어기의 형태를 하면서, TSK 퍼지 제어기의 도움을 받아 설계되는 퍼지 PID 제어기를 제안한다. 즉, 먼저 비선형 시스템의 TSK 퍼지 제어기를 설계하고 그 TSK 퍼지 제어기의 제어 시뮬레이션으로부터 얻은 데이터를 이용하여 제안하는 퍼지 PID 제어기를 설계한다. 제안하는 제어기를 연속시간 비선형 시스템과 이산시간 비선형 시스템의 예제에 적용시켜 제어 시뮬레이션을 하였다. 그 결과 기존의 선형 PID 제어기로는 제어가 원만하지 않았으나 제안하는 제어기로는 원하는 응답 형태와 거의 같은 응답을 보이는 제어가 가능함을 알 수 있었다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제41권1호
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pp.105-110
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2017
이 논문에서는 해상에서의 환경 하중과 외력을 고려한 해상 크레인의 상하 동요 보상 시스템에 대해 연구한 내용을 소개한다. 이를 위해 강체라 가정된 해상 크레인과 유압 구동식 윈치, 탄성력을 갖는 로프, 그리고 로프 끝단의 중량물로 구성된 동역학 모델을 먼저 살펴본다. 중량물의 상하 동요 움직임을 보상하기 위해, 선형화를 통한 PD 제어를 적용했다. 또한, 비선형 시스템에 맞춘 슬라이딩 모드 제어기 및 시간 지연을 고려한 비선형 일반 예측 제어 알고리즘을 사용한 제어를 적용했으며, 그 결과 진동폭이 줄어듬을 확인할 수 있다. 결과적으로, 1초의 시간 지연을 고려하여 설계한 강인 제어기를 활용하게 되면, 상하동요 보상시스템에서 오차를 가장 많이 줄여서 본 시스템에 적합한 제어 알고리즘으로써 활용할 수 있음을 볼 수 있다.
한국과학기술연구원(KIST)부설 시스템공학연구소(SERI)가 보유하여 일반 사용자들에게 공개하고 있는 구조해석 S/W/로는 ABAQUS, ADINA, BOPACE-3D, DYNA-3D, MSC/NASTRAN, DIS/ADLPIPE, SAP5, KISTRAS, NONSAP, MARC 등을 들 수 있다. 이들 중 DIS/ADLPIPE, SAP5, KISTRAS, NONSAP은 CDC CYBER 960-31에 설치되어 있고 MARC는 NAS AS/XLV50에 설치되어 있으며 나머지는 CRAY-25 슈퍼컴퓨터에 설치되어 있다. 본 고에서는 이들 중에서 CRAY-2S 슈퍼컴퓨터에 설치되어 있으며 다양한 비선형 구조해석기능을 가지고 있는 ABAQUS, ADINA, MSC/NASTRAN 및 DYNA-3D에 대하여 개요, 기능 및 사용방법을 간략히 소개하고저 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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