• 전자공학회논문지SC
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• 제45권1호
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• pp.9-14
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• 2008

본 논문에서는 다입력 다출력 비선형 시스템에 대한 관측기 설계 방법을 제안한다. 먼저 관측기 설계를 위한 삼각구조를 갖는 비선형 시스템을 정의한다. 또한 제안한 관측기의 안정도를 증명하는데 중요한 역할을 하는 가관측성 행렬을 다입력 다출력 시스템으로 확장한다. 확장된 가관측성 행렬을 이용하여 상태변수와 시스템 입력의 유계 조건하에서 제안한 관측기가 로컬 영역에서 지수 함수적 수렴성을 가짐을 증명한다. 마지막으로 제안한 결과의 유효성을 증명하기 위하여 모의실험 예제를 제공한다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제14권4호
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• pp.61-70
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• 2017

In this study, an extended-state-observer (ESO) based non-linear servo control is introduced for an electro-hydrostatic actuator (EHA). Almost hydraulic systems not only are highly non-linear system that has mismatched uncertainties and external disturbances, but also can not measure some states. ESO that only use an output signal can be used to compensate these uncertainties and estimate unmeasurable states. To improve the position tracking performance, the barrier Lyapunov function (BLF) that can guarantee an output tolerance is introduced for the position tracking error signal of back stepping control procedures. Finally, the proposed servo control is compared with the proportional-integral (PI) control.

• 전력전자학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.115-124
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• 2001

본 논문에서는 유도전동기 회전자 자속 기준제어를 위하여 비선형 관측기인 확장된 루엔버거 관측기 원리를 적용한 새로운 회전자 자속관측기를 제안하였다. 확장된 루엔버거 관측기는 확장된 칼만 필터와 유사하게 동특성 오차의 선형화 기법을 따트고 있으나 통계학적 속성의 노이즈 공분산을 고려하지 않는 결정론적 관측기로서 비선형 상태관측기 설계시 요구되는 좌표변환 및 선형화 파정에서 비선형 편미분 방정식의 직접적인 해를 펼요로 하지 않아 구현이 비교적 용이하다. 제안된 회전자 자속관측기는 직교좌표의 고정자 전류, 회전자 자속, 속도 및 부하 토크로 구성된 6차 미분방정식으로부터 유도되었으며 축약된 형태의 이득행렬을 갖는다. 시뮬레이션 및 실험은 파라 미터중 회전자 저항 값이 변동된 상황을 가정하여 수행하였으며, 시뮬레이션 결과 제안된 관측기를 이용한 자속 추정시 극점 재배치를 통하여 동특성 오차의 수렴성을 제어할 수 있으며, 부하 설험결과 제안된 관측기를 적용하는 경우에는 슬립적분형 간접벡터제어에 비해 보다 정확한 벡터제어가 가능함이 확인되었다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제3권4호
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• pp.332-337
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• 1997

디스크립터(Descriptor) 표현은 상태공간 표현을 확장시킨 일반적인 시스템의 기술방법으로 파라미터의 물리적인 구조를 보존하고 있으며, 임펄스를 포함한 현상을 기술할 수 있다. 또한, 대규모 시스템의 모델화가 용이하며, 프로퍼(Proper)이지 않은 시스템을 기술할 수 있고 구속조건을 가진 동적시스템의 기술이 가능하는 등의 특징을 지니고 있다. 그러나, 디스크립터 시스템의 해는 미분항을 포함하고 있으므로 노이즈 및 파라미터 변동에 대해서 매우 민감하여, 관측기설계시 강인(Robust)한 관측기설계가 요구된다. 본 논문에서는 디스크립터 시스템에 대해 로바스트 관측기의 일종인 비례적분(PI) 관측기의 설계에 대해서 논한다. 먼저, 디스크립터 시스템에 대한 PI 관측기의 존재조건을 유도하였으며, 체계적인 설계법을 보였다. 또한, PI 관측기의 존재조건이 Rosenbrock의 가관측 조건하에서 간단히 보여지며, 이것은 시스템 행렬의 Rank 조건에 의해 쉽게 구해질 수 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 합동 추계학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.256-259
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• 2001

본 논문에서는 블록 삼각구조를 갖는 다변수 비선형 시스템의 상태 관측기의 설계 문제를 다룬다. 이를 위해 단일 입출력 삼각구조 시스템에 대한 기존의 설계 기법을 다변수 시스템으로 확장한다. 특히, 제안한 관측기의 이득은 시스템의 선형 부분뿐만 아니라 비선형성을 기반으로 설계되어지기 때문에 기존의 고이득 관측기에 비해 과도응답 특성을 개선한다. 또한 오차방정식에 대한 유사 변화을 이용하여 제안한 관측기가 전역 지수적 수렴성을 보임을 증명한다. 마지막으로, 시뮬레이션 예제를 통해 본 논문에서 제안한 설계 기법의 타당성을 입증한다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.1587-1600
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• 1991

본 연구에서는 로봇조작기를 강체부와 유연한 외팔보로 이루어진 모델로 설정 한 후 확장된 Hamilton의 원리를 적용하여 제어계의 운동방정식을 유도하였다. 계를 유한개의 제어 모드와 잔류 모드로 구분하고, 제어 모드에 대해 최적제어를 수행하기 위해 관측기를 설계하였으며, 진동에 관련된 측정 불가능한 상태변수를 추정하였다. 분석과 검토는 서보모터가 모든 제어를 담당하는 방식과 서보모터의 제어 방식에 작동 기를 추가시켜 병행 제어하는 다입출력 방식으로 구별하여 수행하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.65-71
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• 2006

본 논문에서는 BLDC 전동기 센서리스 드라이브의 성능 향상을 위한 새로운 전동기 제어 기법을 제안한다. 최근 센서리스 제어방법의 주류를 이루고 있는 단자전압을 이용하는 방식들은 전동기를 동기 모드로 운전할 때 과도한 전압이 인가되면, 회전자 위치를 정확하게 검출할 수 없다. 특히 과도상태영역에서의 응답특성이 좋지 않다. 따라서 본 논문에서는 미지 입력인 역기전력을 추가적인 시스템의 상태로 모델링하고, 전체 시스템을 역기전력에 대한 미분방정식 형태 외란 모델을 도입한 확장 상태방정식으로 표현함으로서 얻어지는 상태관측기를 통하여 전동기의 속도 및 회전자 위치를 추정하는 새로운 알고리즘을 제안한다.

• 한국안전학회지
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• 제18권4호
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• pp.169-175
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• 2003

본 연구에서는 외부의 알 수 없는 외란을 포함한 수중이동시스템의 상태를 추정하는 추정방법을 제시하였다. 우선, 수중이동시스템의 동력학적 운동방정식을 수직평면과 수평평면에 대하여 확장 테일러 전개법에 의하여 각각 유도하였다. 수중이동시스템에서 바다표면의 파랑, 주류, 바람 등과 같이 측정하기 어려운 외력을 시스템의 외란으로 간주하였으며, 이러한 외란을 시스템에 대한 외부 입력으로 고려하였다. 본 연구에서는 위와 같은 외부에서 가해지는 잘 알려지지 않은 외란 등에 대해 전혀 영향을 받지 않는 미지외란 관측기를 제안하였으며, 제안된 관측기가 미지외란에 대해서 영향을 받지 않음을 증명하였다. 또한, 수중이동시스템의 강인한 제어를 위해 수치적인 시뮬레이션을 통하여 본 미지 외란 관측기의 유효성을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.363-370
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• 2022

본 논문에서는 전기자동차용 배터리 충/방전 상태 추정의 정확도를 개선하기 위해 칼만 필터(Kalman Filter, KF) 알고리즘과 등가회로모델(Equivalent Circuit Model)을 활용한 State Of Charge (SOC) 추정 방법을 적용하였다. 특히 노화된 배터리 용량을 함께 추정 가능한 관측기(observer)를 설계하였다. 우선 노화가 없는 경우, 칼만 필터를 이용하여 SOC를 단일 추정하면, 관측기 없이 모델로 계산된 경우와 비교하여 평균 절대 오차율이 1.43%(관측기 미사용)에서 0.27%(관측기 사용)로 감소하였다. 차량 주행상태에서는 전류가 고정되지 않아 SOC와 배터리 용량을 모두 추정하는 것에 일반적인 KF 혹은 Extended KF 알고리즘을 이용할 수 없다. 배터리 노화에 의한 용량 변화는 단시간에 일어나지는 않다는 점에 착안하여, 충전 시 배터리 용량 추정을 주기적으로 실시하는 전략을 제시하였다. 충전 모드에서는 일정 구간마다 전류가 고정되기에, 해당 상황에서 배터리 노화 용량을 SOC와 함께 추정 전략을 제시하였다. 전류가 고정된 상태에서 SOC 추정의 평균 절대 오차율은 0.54% 였으며, 용량 추정의 평균 절대 오차율은 2.24%로 나타났다. 충전상태에서 전류가 고정됨으로 일반적인 EKF를 활용하여 배터리 용량과 SOC 동시 추정이 가능하도록 하였다. 이를 통하여 배터리 충전 시 주기적인 배터리 용량 보정을 수행할 수 있다. 그리고, 방전 시에는 해당 용량으로 고정한 채 SOC를 추정하는, 배터리 관리 시스템에서 활용 가능한 추정 알고리즘을 제안하였다.

• 한국시뮬레이션학회:학술대회논문집
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• 한국시뮬레이션학회 1999년도 추계학술대회 논문집
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• pp.46-46
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• 1999

터빈 바이패스 밸브는 발전소의 사고시 발전기가 계통으로부터 분리될 때 터빈을 보호하기 위해 고온고압 에너지를 가진 증기를 안전하게 바이패스하여 발전소 신뢰도를 향상시키는 주요설비로써 신속하고 안전하게 제어가 되어야 한다. 이를 위해 증기온도 제어에 관측기를 가진 상태변수 제어기 등 고급제어가 사용되며 하동화력 시뮬레이터에 사용되는 터빈 바이패스 밸브제어의 개발과정을 서술한다. 디지털제어의 개발은 우선 제어모듈을 분석한 후 각 기능별 제어모듈을 개발하여 충분히 시험한 수 이것을 이용하여 제어로직을 모델링한다. 제어 모델링이 완료되면 발전소 다아나믹 모델과 연계를 위해 각 변수의 이출력(I/O)을 설정한다. I/O에 의해 제어로직과 발전소의 다이나믹 모델을 접속한 후 최종 튠닝(Turning)을 통하여 개발을 마무리하게 된다. 터빈 바이패스 밸브 바이패스 제어의 개발 의의를 살펴보면 각종 제어기능에 따른 모듈의 개발과 이의 적용을 통해서 실제 제어로직의 설계가 가능하며 또한 동적모델과 연계한 시뮬레이션을 통해 정확도를 높일 뿐만 아니라 확장된 제어의 개발도 가능하게 된다.