본 논문은 모델추종 제어을 위한 PID제어기법을 제안한다. 이산시간영역에서 제어성능을 개선하기 위해 제안하였고, PID 제어계에 새로운 전치 보상기를 삽입하여 모델추종제어계가 되도록 하였다. 외란이나 부하변동에 의해서 계의 응답이 변할 때 PID 제어기의 이득을 재조정할 필요가 있다. PID 제어계에서 각 PID 이득이 제어계의 성능을 크게 좌우하게 되므로 신경망을 PID제어기에 결합하여 제어계의 성능을 향상시켰고 제안한 제어계에서 PID제어기의 이득은 역전파 알고리즘에 의해 자동적으로 조정되어지도록 하였다. 모델추종 제어계의 제어성능을 확인하기 위하여 제어대상을 직류 서보 전동기의 각 위치로 하였다. 이것을 위치 제어계에 적용하여 실험을 통해 그 성능을 증명하였다.
PID 제어기의 자동 동조 방법이 제어분야에서 많은 연구가 되어 왔으며, 제안된 제어기 또한 PID 제어기 자동동조에 관한 연구이다. 제안된 면역 알고리즘은 인간의 면역 체계를 모방한 최적화 알고리즘으로 기억 세포 메카니즘과 다른 면역 알고리즘에 비하여 덜 복잡한 구조를 가지고 있다. 이렇게 제안된 면역 알고리즘을 PID 제어기의 파라메터를 최적화하는데 사용하고자 한다. 현재까지 면역 알고리즘은 주로 시스템 파라메터의 변동이 없는 최적화 문제에 적용되어왔다. 그러므로 면역 알고리즘에서의 기억세포 메카니즘에 대한 유용성이 없으며, 또한 그에 대한 연구가 미진한 상태이다. 본 연구에서는 비선형 가변 시스템에 기억세포를 사용한 면역 알고리즘을 적용하고자 한다. 제안된 면역 알고리즘의 성능 평가를 위하여 비선형 직류 모터의 속도 제어에 적용하고, 그 결과를 컴퓨터 모의실험을 통하여 제안된 면역 알고리즘이 가변 시스템 파리메에 대하여 빠른 수렴 성능과 좋은 제어 성능을 보임을 보이고자 한다.
본 연구에서는 주행경로의 설정 및 제어가 용이한 고정 경로 방식을 이용한 주행 시스템을 개발하여 온실의 형태, 고랑의 위치 등에 무관하게 자동관수 및 송풍장치에 따른 생육상태를 실험할 수 있는 다목적 자동작업시스템을 개발하였다. 이 시스템의 성능들을 알아보기 써해 초화류에 대하여 실험한 결과 다음과 같은 결과론 얻었다. 인력두상관수 처리구에서는 전반적으로 생육의 부진을 나타냈으며, 자동관수 처리 중 송풍을 하지 않은 무풍처리구치 경우, 초장 및 엽면적이 높은 것으로 나타났다. 초장의 억제는 저속과 고속송풍처리구에 있어 초장억제 효과가 유의성이 있게 나타났으며, 풍속이 빠를수록 초장억제효과가 높게 나타났다. 줄기의 지름은 송풍을 하지 않고, 자동관수 3회를 한 경우 줄기의 지름이 작은 것으로 나타났다. 엽수는 인력관수나 자동관수 2회 처리에 비하여 3회 처리가 더 많은 것으로 나타났다. 생육은 관수회수가 많을수록 생장량이 높게 나타났다.
본 논문은 파이프라인 방식의 ASIC 데이타 경로를 제어하기 위한 시간 정지형 콘트롤러의 자동합성에 관한 연구이다. 콘트롤 합성은 콘트롤 사양의 자동 생성과 유한상태기의 합성 및 최적화 단계로 구성된다. 이 유한상태기는 수평분할 방식을 응용하여 최적화되며 최소 면적의 콘트롤러가 합성된다. 실험을 통해 제안된 방식으로 생성된 콘트롤러와 기존 방식으로 합성된 유한상태기 콘트롤러를 비교하였는데 콘트롤러의 면적에서 있어서 큰 감소를 보여준다.
본 논문에서는 메인 제어 보드에 연결되는 디바이스 모듈 보드들을 자동하는 인식하는 새로운 자동화 시스템을 설계 및 구현하였다. 본 논문의 시스템은 메인보드와 디바이스 모듈 보드로 나누어 설계하였으며, 메인보드에는 모듈보드와 연결할 수 있도록 슬롯 구조에 의해 설계되었다. 제안된 슬롯구조는 장착이 편리하고 기능의 추가 및 확장이 가능하도록 하였다. 또한 장치 보드들을 자동으로 인식함으로 통해 새로운 기존의 시스템을 업그레이드하거나 새로운 디바이스의 추가하는 등의 기능변경이 용이하도록 시스템을 설계 및 개발하였다. 본 논문에서 제안 된 시스템은 K10S1 PLC를 가지고 실험 및 검증하였다. 실험 분석 결과 제품의 기능향상에 드는 간 및 비용의 단축 효과가 나타났다.
다양한 조건하에서 가축분뇨처리공정을 운전하면서 각 자동제어 인자의 반응을 분석하고 ORP, DO, pH(mV)-time profile를 이용한 자동제어 신뢰성을 평가하였다. 또한 무산소 조건에서의 잔존 유기물 및 미생물 자기산화에 의한 탈질율을 고려한 적정 외부탄소원 공급량 지표를 파악하였다. 실험은 45L의 유효용적을 지닌 실험실 규모의 SBR 공정을 이용하여 수행되었다. ORP-와 pH(mV)-, DO-time profile 상에서 완전질산화를 의미하는 NBP가 뚜렷하게 발현하던 중 NH4-N의 낮은 부하와 고농도 NOx-N 함유 폐수의 유입 및 불충분한 무산소 조건 제공이 이루어졌을 때 ORP-와 DO-time profile 상에서 NBP가 사라지기 시작하였으며 NOx-N의 지속적인 증가에 의해 ORP 값의 민감성이 둔화되기 시작하였다. 그러나 pH(mV)-time profile은 항상 일정한 변화패턴을 유지하면서 암모니아성 질소의 완전 질산화가 이루어졌을 때 뚜렷한 NBP를 발현하였다. NOx-N/NH4-N의 비가 80:1 수준까지 높아지는 조건하에서도 pH(mV)- time profile상에서의 이러한 안정적 NBP의 발현은 지속되었으며 발현되는 NBP는 MSC(Moving Slope Change)의 변화 패턴을 추적함에 의해 인식되도록 프로그램 할 수 있었다. pH(mV)-time profile에서의 NBP의 발현과 MSC를 이용한 자동제어시점 인식은 반응조내 NOx-N 농도가 무려 300mg/L 이상의 수준에서도 안정적이었다. 유기물 농도에 따른 자동제어 인자의 반응을 분석한 시험에서도 반응조내 유기물의 농도가 STOC 기준 약 10,000mg/L 수준으로 증가함에도 불구하고 pH(mV)-time profile 상에서의 이러한 NBP 발현은 지속되었으며 고농도 유기물 축적 하에서도 동일한 자동제어 알고리즘이 이용될 수 있음을 알 수 있었다. 잔존 유기물과 미생물 자기산화에 의한 탈질율은 약 0.4mg/L.hr로 분석되었으며 안전지수 0.1을 도입하여 산출된 NOx-N 기준 적정 외부탄소원 공급량은 0.83 STOC/NOx-N으로 파악되었다.
본 논문은 디지털제어방식을 이용한 자동차용 35[W]급 메탈핼라이드 램프용 전자식 안정기의 고효율 조광제어 시스템을 구현하였다. 본 논문에서는 밝기, 연색성, 광효율, 수명 등에서 기존의 할로겐 램프에 비해 우수한 특성을 가지고 있지만 복잡한 과도특성을 가지고 있는 메탈핼라이드 램프를 자동차에 적용하기 위해 디지털 제어방식을 전자식 안정기에 적용하여 램프 요구조건 및 주변 환경에 최적으로 적용할 수 있도록 전자식 안정기를 설계하였다. 또한, 주변의 빛의 세기에 따라 램프의 양단전압을 단계별로 가변 제어하는 조광시스템을 구현하여, 운전자에게는 보다 효율적인 운전여건을 만듬과 동시에 한정된 에너지를 가진 밧데리로 운전하는 자동차에서 효율적인 전력제어를 실현하였다. 개발된 안정기에 대한 동작특성을 시뮬레이션과 실험을 통해 확인하였다.
진동경운(振動耕耘)에 있어서 경운저항(耕耘抵抗) 및 동력(動力)을 최소(最小)로 하는 Computer에 의한 자동제어(自動制御) 시스템의 개발(開發)을 목적(目的)으로 3가지 Mode의 제어(制御) program을 작성(作成)하여 실험(實驗)과 Simulation을 통(通)하여 각 Mode의 제어성능(制御性能)을 조사(調査)하였다. 진동속도비(振動速度比)를 일정(一定)(1.5)하게 한 경우 3가지 Mode 모두 동일(同一) 진동조건(振動條件)에 수렴하였다. 그러나 흙의 전단주파수(剪斷周波數)에 Blade의 진동수(振動數)를 match 시키는 방법 즉 흙의 전단주파수(剪斷周波數)의 2배의 진동수(振動數)로 Blade를 진동(振動)시키는 제어(制御) Mode가 수렴 시간이 짧고, 견인저항 및 동력의 최적치(最適値)에 가장 가까웠다. 또 경심(耕深) 및 토양수분(土壤水分)의 변화(變化)와 같은 외란(外亂)에 대한 견인저항 감소율의 변동(變動)은 10%이하(以下)로 적었다. 이상(以上)과 같이 흙의 전단주파수(剪斷周波數)에 Blade의 진동수(振動數)를 match 시키는 제어(制御) Mode의 제어성능(制御性能)이 가장 우수함을 알았다.
고분자 전해질형 연료전지에서는 수소이온의 이온전도성 저하를 방지하기 위하여 외부에서 가습하여 주는 방식이 일반적이지만, 가습에 소요되는 부품을 일부라도 제거할 경우 연료전지의 효율은 높이고 제작단가도 경감할 수 있다. 이를 위하여 저가습 및 무가습 실험을 수행하였으며, 정확한 data의 수집과 시험장비의 자동제어를 위하여 National Instrument사의 compact field point (cFP)를 사용하였다. 무가습 실험 중 stack의 안정성 측면을 고려하기 위하여 수소연료가 부족하거나 갑작스런 voltage drop이 발생할 경우 LabVIEW logic에 의한 stack 보호용 자동차단 시스템을 구현하였다. Humidifier와 heater의 온도를 조절하여 공급유체의 상대습도 및 온도를 각각 조절하였으며, 이에 필요한 이론적 온도는 Antoine equation을 사용하여 산정하였다. Anode와 cathode 양측 $100\%$ 가습 경우를 기준으로 가습량을 조절하면서 실험을 수행하였으며 성능 차이를 그래프로 도시하여 양측의 변화에 대한 영향을 볼 수 있도록 하였다. Stack의 온도가 $70^{\circ}C$이고 양측 무가습일 경우에 성능 측정이 불가능하여 stack의 온도를 저온에서부터 변화시키면서 무가습 성능을 실시간으로 측정하여 보았다 일반적으로 hydronium ion은 anode측에서 cathode측으로 계속 이동하여야 전기를 생성할 수 있으므로 cathode측 무가습이 anode측 무가습보다 성능이 더 잘 나오는 것으로 예측하였으나 이와 반대되는 경향의 실험 결과를 얻었다. Anode측 무가습과 cathode측 무가습의 standard deviation은 anode 무가습일 경우가 크게 발생하였고 양측 무가습일 경우는 stack의 온도가 높을수록 크게 관찰되었다. 이와 같은 현상은 공기중의 상대습도와 back diffusion등에 영향을 받을 수 있으므로 각종 변수들의 영향을 분리하여 관찰할 수 있는 실험을 수행중에 있다.
망원경을 사용하여 천체를 관측할 때, 관측할 천체가 있는 위치로 망원경을 정확히 구동하여야 하고, 관측하는 시간 동안 충분히 정확히 추적하여야 한다. 그러나, 망원경은 다양한 재질의 많은 종류의 기계적인 부품들을 조립하여 만들어져 있기에, 필연적으로 기계적인 오차를 가지고 있다. 망원경 구동제어 장치는 수학 연산과 다양한 펄스 특성에 기인한 제어 오차를 가지고 있다. 그리고, 영상을 획득하는 부분은 시간 지연과 상의 왜곡이나 전자적인 잡음의 영향을 받는다. 또한, 바람이나 진동 등 예기치 않은 외부적인 요인에 의한 오차가 유발되기도 한다. 이러한 다양한 요인들로 인하여, 망원경이 천체를 정확히 찾아가고 추적하는 것을 어렵게 만든다. 우리는 자동제어공학에서 사용하는 제어해석 기법을 사용하여 망원경 제어 모형을 만들어 나가고자 한다. 특정 망원경에 있어, 오차 유발에 어느 요인이 가장 큰 영향을 주는지, 또한, 어떤 특성을 조절하고, 어느 정도의 제어 시간 간격을 주어야 하는지 등, 추적오차에 주는 영향들을 정량적으로 분석하고 제어에 반영하여 가장 최적의 제어를 할 수 있도록 하고자 한다. 그 첫번째 시도로, 김해천문대 독일식 적도의 방식 200mm 망원경과 이전 연구에서 개발한 PLC 기반의 망원경 제어 장치(강용우 외, 2008) 및 AP8 CCD 카메라를 사용하여, 지향 및 추적 관측 실험을 하였다. 그 결과를 분석하여 경험적 제어 모형을 만들고, 그 해석을 수행한 내용을 소개하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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