• 전자공학회논문지
• /
• 제54권7호
• /
• pp.127-132
• /
• 2017

이 논문에서는 모델 기반 설계에 근거한 이륜 도립진자 로봇의 제어이득을 설계하고 NXT 마인드스톰과 RobotC 언어를 이용하여 수업에 활용 가능한 로봇을 제작 및 실험한다. 이륜 도립진자 로봇은 NXT 마인드스톰, 서보 직류전동기, 자이로 센서, 가속도 센서로 구성된다. 직류전동기에 내장된 엔코더를 이용하여 바퀴의 회전각을 검출하며 이동평균을 이용하여 바퀴의 회전각속도를 계산한다. 자이로 센서는 몸체의 피치 각속도를 측정하며 가속도 센서는 몸체의 피치 각도를 측정한다. 자이로와 가속도의 센서 융합을 통해 몸체 각도를 계산한다. 제어기 이득 요소는 휠 각도, 휠 각속도, 몸체 피치 각도, 몸체 피치 각속도에 대한 가중치이다. 이들 제어이득의 변화에 따른 도립진자 로봇의 변화를 실험하며 유용성을 확인한다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제36권9호
• /
• pp.1065-1071
• /
• 2012

풍력발전기의 안정적인 전력생산은 정격풍속 이상에서 피치제어와 스톨제어와 같은 일정속도제어로 이루어지고 있다. 최근, 효율적인 전력생산을 위하여 정격풍속 이하의 변동풍속 조건에서 최대 출력을 얻기 위한 가변 속도제어가 적용되고 있는 추세이다. 기존의 피치제어기에서는 지글러-니콜스 계단응답법에 의한 제어기 최적화가 이루어지고 있으나, 가변 속도제어의 요구로 보다 정확한 최적화가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 기존의 지글러-니콜스 계단응답법을 개선하기 위하여 라틴 하이퍼큐브 샘플링을 통한 신경망모델을 구축하고, 구축된 PID 제어 계수 신경망모델에 유전자 알고리즘을 적용하여 피치제어기를 최적화하였다. 유전자 알고리즘으로 구한 최적해가 지글러-니콜스 계단응답법의 초기해 보다 평균제곱근 오차가 13.4% 향상되었고, 응답특성을 나타내는 상승속도와 정착시간은 각각 15.8% 및 15.3%으로 개선되었다.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제10권8호
• /
• pp.935-944
• /
• 2015

본 논문에서는 가변속 풍력발전시스템의 동적 모델링과 운전제어 시뮬레이션을 수행하였다. 풍속모델, 풍력터빈과 PMSG 모델, MPPT 및 피치 운전제어 모델 등을 구현하였다. 그리고 상용화된 5MW급 풍력터빈 데이터들을 참고하여 실제적인 시스템과 유사한 출력계수 및 가상 운전 조건으로 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과 정격속도 12[m/s]까지 최대출력계수를 유지하면서 최대전력추종을 확인하였다. 또한 12[m/s]이상의 고속 풍속에서는 동적으로 피치 각도를 제어하면서, 정격상태의 안정적인 출력을 유지하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제50권2호
• /
• pp.111-118
• /
• 2022

전기-기계식 구동기(EMA)는 전기 모터와 기계적 동력전달 요소를 결합한 것으로 설계 자유도와 유지보수 측면에서 도심 항공 모빌리티(UAM)에 적합하다. 본 논문에서는 UAM의 로터 블레이드 피치각을 조종하는 EMA에 대한 연구 결과를 제시한다. 구동기는 역구동형 롤러 스크류를 기반하며, 2절 링크를 통하여 블레이드 피치각을 조종한다. 구동기만의 동역학과 이것을 포함한 블레이드 피치운동의 동역학 방정식을 유도하였다. 블레이드 피치 동역학 방정식의 경우 링크의 영향으로 등가 관성모멘트는 링크 각도에 따라 변한다. 넛트 운동의 관점과 블레이드 피치 운동의 관점에서 등가 관성모멘트의 변동을 분석·비교하는 과정을 제시하였다. 사례로 선정한 모델의 경우에 전자의 등가 관성모멘트 변동이 후자에 비하여 작았으며, 그래서 넛트 운동의 관점에서 유도한 모델이 제어기 설계에 적합하다고 판단한다.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제18권2호
• /
• pp.87-93
• /
• 2015

선형동기전동기(이하 LSM)를 기반으로 하는 자기부상열차의 경우 부상전자석의 대응면이 LSM의 고정자로 요철 형상을 가지고 있기 때문에 주행 시 부상력이 급변동하는 특징이 있다. 특히, LSM을 이용하는 초고속 자기부상열차의 경우, 고속주행을 위해 부상전자석을 대차에 직접 채결하는 방식을 채택하는데 이러한 체결방식 때문에 인접한 부상전자석들간의 운동 간섭이 심하여 대차에 피치운동이 심하게 발생한다. 이러한 문제들을 해소하기 위해 본 논문에서는 피치운동을 반영한 자기부상제어를 소개한다. 제안하는 부상제어는 개별 부상 전자석의 부상공극을 일정하게 유지시켜 줄 뿐만 아니라 인접한 부상전자석들간의 상대운동을 저감하는데 큰 효과가 있다. 제안한 개념을 시험용 자기부상열차에 적용하여 그 효용성을 검증한다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제36권11호
• /
• pp.1427-1432
• /
• 2012

풍력터빈이 점차 대형화 되면서 로터 직경도 점차 커지고 있다. 로터 블레이드는 윈드시어와 타워교란 효과로부터 기계적 하중을 받게 된다. 이러한 기계적 하중은 풍력터빈의 수명을 단축시킨다. 따라서, 풍력터빈의 크기가 커짐에 따라 기계적 하중 완화를 위한 풍력터빈 제어 시스템 설계가 중요하다. 본 논문에서는 로터 블레이드의 기계적 하중 저감을 위한 개별 피치 제어에 대해 소개하고 IPC 성능 검증을 위해 시뮬레이션을 통하여 논의한다.

• 융합신호처리학회논문지
• /
• 제9권2호
• /
• pp.159-163
• /
• 2008

본 논문에서는 유연모드 부속물을 갖는 우주선의 제어를 위해서 누스범 이득을 갖는 간단한 형태의 적응제어기를 제안한다. 이 방법은 전달함수에서 고주파 이득의 정보가 필요하지 않는다. 본 논문의 방법을 사용하여 피치각도가 목표치를 추종하는 중에, 아울러 유연모드의 안정화도 이룬다. 피치각과 피치각속도 성분만 사용하여 출력궤환제어기를 설계한다. 특히 모든 시스템 파라미터 및 고주파성분은 미지로 한다. 설계의 간편성을 위해서 선형함수만을 사용하여 설계한 제어기가 전체 비선형시스템을 만족함을 시뮬레이션을 통하여 보이고, 그 근거도 설명한다. Lyapunov 함수를 구성하여 제안한 방법의 안정성을 증명하고, MATLAB을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 제시하여 제안한 방법의 유용성을 증명한다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제33권7호
• /
• pp.40-50
• /
• 2005

본 논문에서는 이중 로터 풍력 발전 시스템에 대한 모델링 및 성능 예측 결과를 제시하였다. 공력 모델은 블레이드 요소 및 모멘텀 이론에 근거하였으며, 시스템 동역학 모델은 다몸체 역학을 적용하였다. 이중 로터 풍력 발전 시스템의 정상 상태는 물론 이중 여자 유도 발전기를 탑재한 발전 시스템에 대하여 풍속 변화에 따른 과도 응답을 분석하였고, 로터 회전수 및 발전 출력 제어를 위하여 주 및 보조 로터의 피치각 제어 전략의 도출 및 비선형 시뮬레이션 결과를 제시하였다.

• 조명전기설비학회논문지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.124-130
• /
• 2005

본 논문에서는 Psim프로그램을 이용하여 가변속 풍력터빈 시스템의 시뮬레이션 모델링과 해석을 수행하였다. 시뮬레이션에서는 제주 행원 풍력발전 단지에 설치되어 운영되고 있는 Vestas V47 660[kW] 시스템을 모델로 하여, 바람 모델, 블레이드 모델, 피치 제어모델과 계통선에 연계된 발전기를 모델링 하였다. 풍속의 변화에 따라 원하는 출력을 얻을 수 있도록 피치각 제어를 수행하여 정격풍속 이하에서는 최대 출력이 발생하도록 하고, 정격풍속 이상에서는 회전자 속도를 일정하게 운전하여 정격출력을 유지할 수 있도록 제어하였다. 제안한 해석방법의 타당성을 검증하기 위하여 풍속변화에 따른 모델 시스템의 실측출력 데이터와 시뮬레이션 결과 값을 서로 비교 검증하였으며, 이 결과 서로 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 조명전기설비학회논문지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.142-149
• /
• 2004

본 논문은 바람으로부터 최대출력을 추출하기 위해 계통연계 풍력발전시스템의 신경회로망 제어기와 추출된 최대출력을 계통에 전달하기 위한 전력제어기를 제안한다. 유도발전기, 변압기, 정류기 및 인버터 등으로 구성된 제어기를 갖춘 풍력발전시스템의 모델링과 시뮬레이션에 대해 검토하고자 한다. 본 논문에서는 동특성해석을 위해 드라이브 트레인 모델, 유도발전기 모델과 계통접속 모델을 제시한다. 신경회로망 제어기는 풍차날개의 피치각을 제어하여 바람으로부터 최대출력을 추출한다. 피치제어방법은 기계적으로 복잡하지만 제어성능은 스톨제어보다 우수하게 된다. MATLAB으로 수행한 시뮬레이션 결과는 발전기 토오크, 발전기 회전속도, 피치각, 계통으로 주입되는 유효/무효전력 등을 예시하고 있으며 그 결과를 보면 제안된 제어기의 효용성을 입증할 수 있다.