본 논문에서는 계장제어 터어보 발전기 시스템에 대한 강인제어 문제가 연구되었다. Riccati형 행렬 방정식과 상태궤환을 이용해 센서 고장시 고장된 루프에 관계없이 2입력 2출력터어보-발전기 시스템이 안정하게 제어될 수 있는 방법을 제안하고 보전성을 갖지 않는 경우와 시뮬레이션을 통해 이를 비교 입증하였다. 그 결과 보전성을 고려하지 않고 설계된 이득에 의한 폐 루프 시스템은 고장에 대해 매우 불안정한 응답을 보인 반면 제안된 기법에 의해 보전성을 갖도록 설계한 이득에 의한 폐 루프 시스템에서는 고장에 관계없이 안정한 응답을 나타내어 구조가 복잡한 다변수 시스템의 강인 제어에 응용될 수 있음을 잘 입증하고 있었다.
본 논문에서는 cdma2000 시스템에서 순방향 폐루프전력제어를 위해 수신 E$_{b}$/I$_{o}$ 를 추정하는 방법을 다루고 있다. 이동국 수신 b//I$_{o}$ 의 추정은 순방향 전력제어 부채널(forward power control subchannel) 전송 심벌을 이용하고 있다. 수신비트에너지와 잡음분산의 추정은 주파수 선택적 Rayleigh 페이딩 채널에서 해석되었다. 특히, 수신비트에너지의 추정은 SIR(signal-to-interference ratio)을 향상시키기 위해서 rake 핑거들과 1/Q 수신심벌들웨 대하여 코히런트 결합에 의해 수행되었다. 그리고 본 논문에서는 차량속도와 전력조정스텝크기에 따른 순방향 폐루프 전력제어의 성능을 비트오율과 전력제어에러 측면에서 평가하고 있다. 시뮬레이션 결과로는 차량속도에 따른 최적의 전력조정스텝크기를 제시하고 있다.
RZ-SSB(Real Zero-Single Sideband) 변조 기술을 이용하는 협대역 무전기용 송신기에 가장 핵심적인 부품들 중의 하나인 카테지안 루프 칩을 0.35$\mu\textrm{m}$ CMOS 기술을 이용하여 설계하고 제작하였다. 직접변환 방식 및 카테지안 루프 칩을 이용하여 요구되는 부품 수를 줄임에 의하여 송신부의 저비용 및 소형화가 가능하고, 이를 통하여 송신 전력 효율 및 선형성을 향상시켰다. 또한 CMOS 기술을 통하여 저전력 구동이 가능하도록 하였다. 송신기 성능 시험 결과 개루프 시 약 37㏈m (5W) 의 송신 출력에서 카테지안 루프 칩을 구동하여 즉, 폐루프 상태에서 -23㏈c의 상호변조 왜곡 특성 개선 및 SSB 신호 특성을 -30㏈c 이하로 억압하였다. 또한, 상기 언급된 송신 특성 개선에 가장 영향을 미치는 성분들인 DC-offset 성분, 궤환 루프에서 발생하는 왜곡 성분을 보상하기 위한 루프 이득 및 위상 값들을 조정할 수 있도록 컴퓨터와의 외부 인터페이스를 구현하여 S/W적으로 이러한 값들을 제어할 수 있도록 프로그램화 하였다.
나이퀴스트 선도와 보우드 선도는 주파수 영역에서 시스템의 안정성을 판별하는 중요한 수단이다. 본 소고에서는 나이퀴스트 판별법의 근간이 되는 편각의 원리, 그리고 이에 기초한 나이퀴스트 판별법, 이를 활용한 안정도 및 안정도 여유 판별법, 그리고 나이퀴스트 선도와 보우드 선도와의 관계 및 활용시의 장단점을 비교함으로써, 제어기 설계시 도움이 되도록 하였다.
슬라이딩 모드 제어기의 실현시 발생하는 고주파 chattering 현상을 제거하기 위하여 본 논문에서는 스위칭 표면 행렬의 Range-space 동특성을 이용한 연속 시간 스위칭 다이나믹을 제안한다. 전체 폐루프 시스템은 정칙 변환에 의해 빠른 부시스템과 느린 부시스템으로 분해되어, 결국 전체 폐루프 시스템의 고유치는 각각 스위칭 표면 행렬의 Range-space와 Null-space의 동특성을 지배하는 부시스템들의 고유치들로 구성됨을 보인다. 그리고, 정합된 불확실성이 존재하는 경우 제안된 스위칭 다이나믹을 가진 제어 시스템의 응답은 일정 시간이 경과된 후 스위칭 평면의 임의의 영역으로 균일하게 유계된다는 것을 증명한다. 또한, 제어 입력의 크기에 대한 제약성을 만족하면서도 전체 제어 시스템의 정상 상태 오차를 감소시키기 위하여 두개의 스위칭 다이나믹을 도입한 수정된 슬라이딩 모드제어기를 제안한다.
블레이드와 바람의 상호작용에 의해 발생하는 풍력터빈의 공기역학적 토크와 파워의 특성은 매우 비선형적이다. 그러므로 풍력터빈의 전체 동적 거동은 풍속의 크기에 따라서 비선형적인 특성을 가진다. 공기역학적 비선형성은 또한 풍력터빈 제어시스템의 특성에 영향을 미치므로, 풍력터빈 제어기를 설계하기 위해서는 비선형적인 공기역학적 특성들에 대한 해석을 통한 고찰이 필연적이다. 본 논문에서는 정격파워 이상에서 풍속 크기에 따른 비선형적인 공기역학적 특성들과 이 비선형성들이 PI 제어기를 가지는 폐루프 피치계에 미치는 영향들을 1-질량 모델의 풍력터빈에 대하여 살펴본다.
벅 컨버터 회로 평균모델를 이용하고 한주기 응답 기법을 적용한 전류모드 PWM 기법을 제안하였다. 이 제어기는 비선형 PWM 제어기로 스위칭 변수와 응답 기준과의 오차를 각 주기에서 0이 되도록 구현하였다. 그 결과, 시스템 전달함수는 폐루프 극점의 함수가 되어 설계가 용이하며 폐루프 특성이 향상되었다. 이 제어기에서 인덕터 전류의 상태 변수를 구현하기 위하여 전류모드를 이용하여 컨버터를 제어하였다. 제안한 PWM제어는 인덕터 전류 센서를 생략할 수 있으며 잡음 특성, 동특성이 기존 전류 모드 제어기에 비하여 많은 장점을 갖는다. 시뮬레이션 및 실험을 통하여 타당성을 입증하였다.
유도전동기의 속도제어시 속도의 지연이나 과도한 오버슈트가 발생하는 문제점을 해결하고 급제동 혹은 제동시 입력 속도와 출력 속도의 오차를 줄이기 위해서 LQ-PID제어기를 제안한다. LQ제어기는 극점들을 상태궤환에 의해 오버슈트와 정착시간등과 같은 설계사양을 만족하는 위치에 배치하는 방법이다. 그러나 폐루프 전달함수에 영점이 존재할때는 설계사양 오버슈트에 영향을 주므로 s-평면에서 기존의 LQ설계 방법으로는 이를 만족시킬 수 없다. 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 LQ제어기 설계시 폐루프 전달함수의 영점이 오버슈트에 미치는 영향을 제거할 수 있는 해석적인 방안을 포함하는 새로운 LQ-PID제어기 설계 방법을 제안하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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