본 논문에서는 3자유도를 갖는 2차원 강체날개의 플러터 속도를 향상시키는 축차 제어기를 설계하는 기법을 연구하였다. 먼저 2차원 강체날개의 운동방정식을 유도하고 플러터 해석을 수행하였다. 다음 수동계의 플러터 속도를 향상시키는 능동제어기를 설계한 후 제어기의 차수를 축차하는 기법을 적용하여 저차의 능동제어기를 구성하였다. 제어기 축차기법으로는 BACR을 사용하였으며 전차 제어기의 상태변수를 약 80%정도 줄일 수 있다. 축차된 제어기를 사용한 능동시스템과 전차 제어기를 사용한 능동시스템의 제어효과의 차이는 무시 할 수 있을 정도로 매우 작다. 따라서, BACR을 사용하여 얻은 축차된 제어기를 사용하면 상당한 계산량 감소효과와 실시간 단축효과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 또한 동일한 돌풍입력에 대한 각각의 능동 시스템의 시간응답도 매우 양호한 결과를 얻을 수 있었으며, 전차 제어기를 사용한 능동시스템의 돌풍응답과 축차된 제어기를 사용한 능동시스템의 돌풍 응답 사이의 차이도 매우 작게 나타났다. 그러므로, 항공기 날개의 능동 플러터억제에는 BACR을 이용하여 설계한 축차된 제어기가 플러터 능동제어에 매우 유용하다고 할 수 있다. 그러나 BACR을 사용하기 위해서는 요구되는 정확도와 계산량에 대한 상호 절충과정이 반드시 필요하다.
In this study, an ROC(Reduced Order Controller) is designed to increase the flutter velocity of an aircraft wing, and the effect of ROC on the flight performance is also analyzed. The aircraft wing used in the paper is modelled as a 3 DOF two-dimensional rigid body. In the disign of controller, LQG and BACR(Balanced Augmented Controller Reduction) strategy is used as control algorithm and controller reduction method respectively. Simulation has been conducted to evaluate the effectiveness of ROC on the active flutter control, compared to FOC(Full Order Controller). It has been found that ROC using BACR is much effective than FOC in the sense of computation effort, without sacrificing the active flutter control performance.
본 논문에서는 특정한 형태의 제약 즉, 매니퓰레이터의 자유도와 주어진 제약조건의 차원의 차이가 1이며, 매니퓰레이터의 동역학을 작업영역에서의 축차모델로 나타내었을 때, 변환행렬이 단위행렬로 나타나는 제약을 가지는 불확실한 로봇 매니퓰레이터의 위치/힘 추종을 위한 적응제어기를 제안한다. 제안된 제어기는 비선형 좌표변환을 통하여 얻어진 로봇의 축차모델(reduced-order model)을 이용하여 위치제어와 힘제어의 문제를 분리한다. 특히, 비선형 동적 필터를 이용하여 위치의 측정만을 필요로 하며, 적응제어 기법을 통하여 전역 점근적인 안정성을 보장한다.
본 논문에서는 저전압 고해상도 축차근사형 아날로그-디지털 변환기를 위한 시간-도메인 비교기를 제안한다. 제안하는 시간-도메인 비교기는 클럭 피드-스루 보상회로를 포함한 전압제어지연 변환기, 시간 증폭기, 그리고 바이너리 위상 검출기로 구성된다. 제안하는 시간-도메인 비교기는 작은 입력 부하 캐패시턴스를 가지며, 클럭 피드-스루 노이즈를 보상한다. 시간-도메인 비교기의 특성을 분석하기 위해 다른 시간-도메인 비교기를 가지는 두 개의 1V 10-bit 200-kS/s 축차근사형 아날로그-디지털 변환기가 0.18-${\mu}m$ 1-poly 6-metal CMOS 공정에서 구현된다. 11.1kHz의 아날로그 입력신호에 대해 측정된 SNDR은 56.27 dB이며, 제안된 시간-도메인 비교기의 클럭 피드-스루 보상회로와 시간 증폭기가 약 6 dB의 SNDR을 향상시킨다. 구현된 10-bit 200-kS/s 축차근사형 아날로그-디지털 변환기의 전력소모와 면적은 각각 10.39 ${\mu}W$와 0.126 mm2 이다.
In this paper, an observer-based adaptive controller is proposed to control the longitudinal motion of vehicles. The standard gradient method is used to estimate the vehicle parameters, mass, time constant, etc. The inter-vehicle spacing and its derivatives are estimated by using the sliding mode cascade observer introduced in this paper. It is shown that the proposed adaptive controller is uniformly ultimately bounded. It is also shown that the errors of the relative distance, the relative velocity and the relative acceleration asymptotically converge to zero. The simulation results are presented to investigate the effectiveness of the proposed method.
복합재로 된 회전날개깃을 상자보로 모델링하고 수동/능동 감쇠를 주기 위해 ACL(Active Constrained Damping Layer)을 상하양면에 부착하고 복합변위이론에 기초한 유한요소방법을 이용하여 구조해석을 수행하였다. 이 이론은 ACL내의 복합재와 점탄성층 그리고 압전층의 전단변형효과를 정확하게 모델링하는데 효과적이다. Hankel 의 특이값을 이용해 축차모델을 유도하였으며 축차모델과 측정된 출력에 기초한 LQG 제어기를 설계하였다. 그러나 LQG 제어기는 공칭 운전속도에서는 좋은 성능을 보여주었으나 운전속도가 변하는 상황에 대해서는 강인안정성을 보여주지 못했다. 이 LQG제어기의 강인안정성을 개선하기 위하여 루프전달회복을 통한 강인한 제어기를 설계하였다. 수치 예를 통해 제시된 제어기가 회전날개깃의 공기역학적인 안정성을 개선하는데 효과적이며 동체모드와 연계된 리드-래그 모드감쇠를 증가시켜 회전날개깃의 진동을 효과적으로 억제하는 것을 보였다.
A nonlinear adaptive speed observer is designed for the sensorless control of induction motors. In order to design the speed observer, the measurements of the stator currents and the estimates of the rotor fluxes are used. The sliding mode cascade observer is designed to estimate the time derivatives of the stator currents. The open-loop observer is designed to estimate the rotor fluxes and its time derivatives using the stator current derivatives. The adaptive observer is also designed to estimate the rotor resistance. Sequentially, the rotor speed is calculated using these estimated values. It is shown that the estimation errors of the corresponding states and the parameters converge to the specified residual set. It is also shown that the speed controller using these estimates is performed well. The simulation examples are represented to investigate the validity of the proposed observers for the sensorless control of induction motors.
본 논문에서는 MRAC 방식을 이용하여 이산 시간이고 잡음이 없는 단일한 입출력을 갖는 선형계에 직접제어 방식으로 적응 제어 알고리즘을 원용하였다. 직접 제어 방식에서 제어기는 매개변수형으로 구성되고 그리고 매개변수 조정을 위한 검증 알고리즘은 일련의 축차방정식으로 주어지는데 이는 가중 최소 자승법에 따라 유도되었다. 가중 최소 자승법으로 제어기 매개변수를 검증했을 때 출력 추적오차가 영에 수검하는 속도가 경도법 또는 최소 자승법을 사용했을 때보다 빠르다는 것이 컴퓨터 시뮬레이견으로 확인되었으며 또한 λ를 변화시키는 제안된 가중 최소 자승법은 규범형 모델 입력의 동파수 성분에 관계언이 사용될 수 있음을 보였다. 또한 이런 경우에 있어서 수험성과 안정도에 관해서도 고찰했다.
선형 서보 응용분야에 사용되는 속도제어기를 정밀하게 조정하기 위해서는 부하를 포함한 가동부 전체의 정밀한 질량이 필요하다. 본 논문에서는 수직축 선형 영구자석 동기전동기의 가동부 질량을 추정하기 위한 방법으로 축차 최소자승 추정 알고리즘을 적용한 질량 추정방법을 제안한다. 먼저 수직축 선형 영구자석 동기 전동기의 기계적인 동적 시스템에 대한 DARMA(deterministic autoregressive moving average)모델을 유도하고, 유도된 DARMA모델에 축차 최소자승 추정 방법을 적용한 질량 추정방법을 제안하며, Matlab/Simulink를 이용한 시뮬레이션 및 실험 결과를 제시하여 제안한 방법으로 수직축 질량을 무부하 및 부하 시 모두 정밀하게 추정할 수 있음을 보였다.
This paper describes a reduced observer design problem for one-sided Lipschitz nonlinear systems which are considered as a generalization of Lipschitz systems. The sufficient conditions to ensure the existence of reduced order observer are provided by using linear matrix inequalities. Moreover, it is shown that existence conditions of reduced order observer can be obtained from sufficient conditions on the existence of full order observer. As a result, this fact implies that the existence of full order observer for one-sided Lipschitz systems guarantees that of reduced order observer. Finally, a simulation example is given to verify the validness of the proposed design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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