본 연구에서는 Whitmore와 Chandler의 모델을 기반으로 아산화질소를 사용하는 blow-down 방식의 하이브리드 로켓의 유량제어를 통한 추력제어 및 내탄도 해석에 대한 연구를 수행하였다. 유량제어가 포함된 아산화질소의 탱크 내 거동에 대한 예측을 수행하였으며, 해석결과와 실험결과의 일치도가 상당히 높음을 확인하였다. 또한, 추력제어 내탄도 해석의 검증을 위하여 500 N급 하이브리드 로켓을 이용한 지상연소시험을 수행하였으며, 연소실 압력 및 추력 모두 실험결과와 해석결과가 상당히 일치함을 확인하여 추력제어 성능을 예측할 수 있는 모델링 기법을 제시하였다.
인버터를 적용한 유압식 엘리베이터 시스템은 펌프의 마찰과 실린더 패킹 및 탑승카와 레일의 마찰특성으로 인하여 PID 제어기로는 제어가 되지 않는 데드존이 생기게 된다. 본 논문에서는, 이러한 문제를 해결하기 위하여 먼저, 퍼지제어기와 PID제어기를 혼용하는 하이브리드제어기를 이용하는 방법을 시도한다. 그러나, 인버터를 적용한 유압식 엘리베이터는 비선형성이 강한 시스템이므로 두 제어기의 출력이 절환 되어야 하는 경계층이 다수인 경우가 대부분인데 반하여, 기존의 하이브리드제어기는 두 제어기의 출력이 절환되는 특정구간의 경계층을 제외하고는 전체 운전구간에서는 어느 한 제어기에만 영향을 받게 되므로 제어성능에 문제를 가지게 된다. 이에 따라 본 논문에서는, 출력혼합기의 출력비를 퍼지로직에 의하여 변경시키는 새로운 퍼지하이브리드제어기를 제안하여 기존의 하이브리드제어기의 문제점을 해결한다. 제안된 퍼지하이브리드제어기는 시스템의 상태에 따라서 두 제어기의 출력비를 달리하여 사용하는 방법으로 향상된 제어성능을 달성한다. 시뮬레이션 결과를 통하여, 제안된 퍼지하이브리드제어기가 극저속 속도영역에서 뿐 아니라 정상상태를 포함한 전 운전 영역에서의 제어 성능이 우수함을 보였다.
본 논문은 복합형 하이브리드 굴삭기를 위한 동력전달계 제어기법에 대하여 기술하였다. 하이브리드 굴삭기는 기존 굴삭기의 동력전달계를 하이브리드화 하여 연비향상 및 배출가스 저감을 목표로 개발되고 있다. 특히 복합형 하이브리드 굴삭기는 유압시스템의 일부를 전기시스템으로 대체하여 낮은 유압효율로 인한 에너지 손실을 줄일 수 있도록 구성되어 있다. 해당 굴삭기의 하이브리드 동력 제어기는 동력전달계의 동력 흐름을 관리하여 굴삭기의 연비를 향상 시키고, 슈퍼 커패시터의 충전량을 적절한 범위에서 유지하며, 기존 굴삭기에 준하는 성능을 유지하여야 한다. 이를 위하여 본 논문에서는 슈퍼 캐패시터의 충전량 기반의 서모스탯(Thermostat)형 제어기와 실시간 최적해를 이용한 ECMS 제어기를 설계하였으며 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 검증하였다. 시뮬레이션 결과, 하이브리드 굴삭기의 연비가 대략 20% 이상 향상될 것으로 기대되며, 특히 등가 연료 개념을 이용한ECMS 제어기의 성능이 서모스탯(Thermostat)형 제어기에 비해 연비 및 슈퍼 커패시터 충전량 관리 측면에서 보다 향상된 것을 확인하였다.
본 논문에서는 절단 전력 제어를 사용하는 위성통신 시스템에서 부호율을 채널 상황에 따라 적응시켜 최대의 전송 효율을 얻는 하이브리드 ARQ 타입1 부호율 제어 기법을 제안한다. 제안된 기법의 성능을 분석하기 위하여 먼저 하이브리드 ARQ 타입 1 시스템에서 부호율을 채널 상황에 따라 적응적으로 제어했을 때의 전송 효율과 패킷 오율을 유도한다. 또한, 유도된 패킷 오율식으로부터 절단 전력 제어에서 필요한 목적 수신 SNR값을 사용되는 각 부호율에 대해 구하고, 전송 효율을 최대화하는 최적의 부호율 제어변수를 효율적으로 구할 수 있는 방식을 제안한다. 전송효율 측면에서 분석한 결과 제안된 방법이 기존의 방식에 비하여 우수한 성능을 보여줄 수 있음을 확인하였다.
하이브리드 발전 시스템에서 전압과 주파수제어는 서로 다른 분산전원의 동기화 및 전력제어에 있어 매우 중요하다. 본 논문에서는 하이브리드 시스템 디젤 발전기의 연료 분사량을 조절하는 액추에이터의 전류제어를 위한 디지털 Governor의 제어 알고리즘을 구현하고, 제어기 개발을 통해 부하 가변 시에도 안정된 주파수 값을 얻어내어, 발전기의 운전영역에서 안정된 속도제어가 이루어지는 가를 시뮬레이션을 통해 검증하였다.
본 논문에서는 하이브리드 발전 시스템에서의 최대 전력 추종을 위한 디지털 퍼지 제어기 설계를 목표로 한다. 하이브리드 발전 시스템은 풍력과 태양광, 두 개의 발전 시스템으로 구성된다. 각 발전기에서 전압과 전류는 일반적으로 비선형 관계에 있기 때문에, 퍼지 모델 기반 제어기를 사용하여 비선형성을 효율적으로 제어하게 된다. 그리고 마이크로프로세서 기반 제어 시스템의 구축을 위하여 최신 디지털 재설계 기법을 사용, 디지털 퍼지 제어기를 설계하게 된다. 마지막으로 제안된 플랜트를 통한 실험으로써 본 논문의 우수성을 입증하고자 한다.
본 연구에서는 반복 학습제어 이론을 기초로 하는 하이브리드 신경망 제어기를 제안한다. 신경망으로는 백프로퍼게이션(backpropagation) 신경망을 사용하고, 기존의 반복 학습 제어 이론의 단점을 보안한 제어 알고리즘을 제안한다. 백프로퍼게이션 신경망의 맵핑(mapping)의 특징으로 원하는 목표 패턴에 추종할 수 있는 출력 패턴을 생성하고 반복 학습에 소요되는 학습시간을 줄일 수 있다. 실험결과에서 보듯이 제안된 제어 알고리즘은 목표패턴에 수렴함을 알 수 있다. 제시한 알고리즘은 CD-ROM 드라이브와 같은 광디스크 드라이브류의 초점 제어 등에 응용할 수 있다.
이 논문에서는 하이브리드 마운트의 능동진동제어 성능에 대하여 기술하였다. 제안된 하이브리드 마운트는 압전작동기의 능동요소와 고무의 수동요소로 구성하였다. 압전작동기의 작동력 특성과 고무의 동적 특성을 실험적으로 구하여 이를 바탕으로 하이브리드 마운트를 설계 및 제작하였다. 그리고 특정 질량을 결합한 진동제어 시스템을 구축하고, 그 시스템의 지배 방정식을 수립하였다. 지면으로부터 전달되는 진동을 능동적으로 절연시키기 위해서 앞먹임 제어기를 구축하고 실험적으로 구현하였다. 그리고 가속도, 힘 전달력 등 진동제어 성능을 시간과 주파수 영역에서 평가하였다.
본 연구에서는 Lab-Scale의 하이브리드 연소기를 이용하여 하이브리드 로켓의 추력제어 범위와 연소 시간에 따른 추진제의 후퇴거리를 분석하기 위하여 산화제 유량에 따른 추진제별 연소 특성을 파악하였다. 산화제 유량을 제어하기 위해서 니들 밸브와 스텝모터를 결합하여 스텝모터의 구동에 의해 니들밸브의 개폐량을 조절할 수 있도록 배관 시스템을 설계하였다. 산화제 유량 변화를 통해 추진제에 따른 질유량과 후퇴율 관계식을 유도하였다. 추력제어를 하면서 명령 추력 값에 따른 산화제 유량을 통해 후퇴거리를 예측하였으며 실제 추력제어 연소 실험을 통해 신뢰성을 확인하였다.
본 논문에서는 Motorola사의 MPC555마이크로프로세서를 탑재하여 개발한 제어보드가 소개된다. 이 보드를 사용하여 하이브리드 전기자동차의 발전기를 제어하는 실험을 수행하였다. MFC555는 전력시스템 제어에 필요한 다양한 입출력 장치를 내장하고 있어서 통합제어를 위한 one-chip solution을 가능하게 해 준다. MPC555는 내부 플래시 메모리가 비교적 대용량(448kbytes)이고 부동 소수점 연산이 가능하다. 또한 A/D 채널이 32개이고 SPI(Serial Peripheral Interface) 모듈 1개, SCI(Serial Communication Interface) 모듈 2개, CAN(Contol Area Network) 모듈 2개 등의 다양한 통신채널을 내장하고 있다. MPC555는 TPU(Time Processing Unit) 채널 32개로 다양한 timing function을 구현할 수 있게 해 준다. 개발된 제어 보드를 이용하여 하이브리드 전기자동차의 유도발전기 시스템에 대한 축소 시뮬레이션을 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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