In this paper, we propose a novel adaptive feedforward controller for periodic disturbance and noise cancellation, with a frequency tracking capability. It can be added to an existing feedback control system without altering the original closed-loop characteristics, which is based on adaptive algorithm. We introduce novel algorithm "Constrained AFC(adaptive feedforward controller) algorithm" that increase the convergence region regardless of the delay in the closed loop system. In the algorithms, coefficients of the controller are adapted using the residuals of constrained structure which are defined in such a way that the coefficients become time invariant. The proposed algorithm not only estimate the magnitude and phase of the tonal disturbance and noise but also track the frequency of the tone, which changes in quasi-static manner. The frequency tracking algorithm uses the instantaneous frequency approach based on Hilbert transform. A number of computer simulations have been carried out in order to demonstrate the effectiveness of proposed method under various conditions.
본 논문에서는 경험적 모드 분해 방법을 이용하여 시각자극 출현에 따른 과제 수행 시 발생하는 뇌 유발전위의 ${\theta}$와 ${\alpha}$대역에 대한 진폭과 위상변화를 확인하였다. 과제수행에 대한 뇌 유발전위를 구성 주파수 대역 별로 분해하기 위하여 경험적 모드 분해 방법을 적용하였고, 분해된 각 내재모드함수에 힐버트 변환을 적용하여 뇌 유발전위의 ${\theta}$와 ${\alpha}$대역의 순간 진폭과 위상 변화를 확인하였다. 과제 수행 시 뇌 유발전위의 P2, N2과 P3지점에서 ${\theta}$와 ${\alpha}$대역의 진폭이 크게 관찰되었으며, N1, P2부근에서 순간 위상의 변화가 최대가 되었다. 시각 자극 출현에 따른 응시 상태에서는 두 대역 모두 관련된 위상 변화시점이 확인되지 않았다. 대역통과필터 방법 적용 시, 경험적 모드 분해 방법에 비해 시간과 주파수 해상도가 떨어졌으며, 필터의 파라미터에 따라 위상 변화 시점의 결과에 차이가 발생하였다. 연구를 통해 ${\theta}$와 ${\alpha}$대역이 시각 자극 출현에 따른 과제 수행에 대한 뇌 유발전위의 주요성분인 ${\theta}$와 ${\alpha}$대역의 위상변화와 뇌 유발전위의 생성을 위상 변화와 연관 지어 해석하였다.
자갈궤도는 100여년 이상 전세계적으로 널리 사용되는 궤도구조로 저렴한 초기 건설비용, 유연한 유지보수와 진동 및 소음의 저감효과가 있지만, 열차운행에 따라서 지속적인 침하가 발생하는 단점이 있다. 이로 인해 지속적인 유지보수가 필요하며, 최근 열차의 속도, 용량, 중량의 증가로 유지보수비용이 증가하고 있는 실정이다. 파울링(fouling)은 노반 세립분이나 자갈입자가 파쇄되면서 발생한 세립분이 자갈 사이의 공극을 메우는 현상으로 배수가 나빠지고, 자갈궤도의 침하를 가속화시키는 등 자갈도상의 열화의 주원인으로 지목되고 있다. 본 논문에서는 GPR(Ground Penetrating Radar)을 이용하여, 도상의 상태를 평가 할 수 있는 분석방법을 제안하였다. 경험에 의존하는 기존의 분석기법을 대신하여, 고속선에 사용되는 자갈의 감쇠 특성을 반영한 이득함수(gain function)를 제안하였다. 실내 박스 실험과 실모형 실험을 통해 제안한 이득함수로 증폭한 GPR신호에 힐버트 변환을 추가로 적용하여 자갈층과 노반층에서 반사된 신호의 세기변화를 깊이에 따라 계산하였다. 이로부터 신호의 세기가 비교적 크게 변화하는 곳을 파울링층과 노반층의 경계로 구분할 수 있었다. 다만 현장적용을 위해서는 침목의 영향을 분리하고 전자기파 분산특성 등에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.
ATSC 방식의 디지털 TV 방송의 수신환경을 분석하기 위해 다양한 채널 환경 분석 시스템이 사용되고 있다. 그러나 기존 장비들은 상용 수신기보다 성능이 떨어져 다중 경로 간섭에 의한 수신기의 수신 불량 현상을 측정하고 분석하기에 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 상용 DTV 수신 칩세트를 채널 환경 분석 시스템에 직접 이용하는 것을 고려할 수 있다. 일반적으로 상용 DTV 칩세트들은 심볼 주파수로 샘플링된 기저대역의 I (In-phase) 채널 데이터 및 동기 신호들을 제공하므로 측정된 I 채널 데이터를 이용하여 좀 더 정확한 신호 품질 및 채널 신호의 분석을 위해서는 효과적인 Q (Quadrature) 채널 데이터의 추출이 필요하다. 본 논문에서는 DTV 방송 수신환경을 보다 정확하고 효율적으로 분석하기 위하여 DTV 수신 신호 및 채널 분석시스템의 기술적인 요구 사항을 제시하고, 이러한 요구 사항을 만족하게하고 좀 더 정확한 채널환경 분석을 위해 측정된 기저대역의 I 채널 데이터로부터 힐버트(Hilbert) 변환과정을 개선한 Q 채널 데이터 추출 방법을 제안한다. 제안된 데이터 및 채널 분석 시스템은 컴퓨터 모의실험과 실험실 테스트 결과를 통해서 성능을 입증하였으며, 방송신호 측정차량에 장착하여 DTV 동일채널중계기(DOCR) 필드테스트에서 다중경로간섭 신호의 분석에 적용하였다.
사회가 고도의 디지털 정보화 시대로 급속히 발전함에 따라 영상 및 음성 데이터의 획득, 전송, 저장을 위한 멀티 미디어 통신 서비스가 상용화 되어가고 있다. 그러나, 여전히 데이터를 디지털화하거나 전송하는 과정에서 여러 가지 원인에 의해 노이즈가 발생하고 있으며, 이러한 노이즈를 제거하기 위한 연구는 지금까지 계속되고 있다. 노이즈를 제거하기 위해 기존에 FFT와 STFT 등이 있었으나, 신호에 대한 시간정보를 알 수 없고 시간-주파수 국부성이 상충관계를 갖는다. 따라서, 이러한 한계를 극복하기 위해 신호처리 분야의 새로운 기법으로 제시된 웨이브렛 변환은 시간-주파수 국부성을 가지므로, 다양한 신호를 해석하는데 용이할 뿐만 아니라, 다중 해상도 해석이 가능하므로 최근 여러 분야에 응용되고 있다. 그리고, 두 개의 웨이브렛 기저가 힐버트 변환쌍을 형성하도록 설계될 때, 웨이브렛 쌍은 데이터 특징 검출에서 기존의 DWT보다 우수한 성능을 갖는다. 따라서, 본 연구에서는 절단된 계수 벡터에 의해 설계된 두 개의 dyadic 웨이브렛 기저와 적응-길이 메디안 필터를 사용하여 임펄스 노이즈를 제거하였다.
본 논문은 히스토그램 시퀀스(histogram sequence)에 저차원 변환을 적용할 때, 어떤 공간 채움 곡선(space filling curve: SFC)의 성능이 가장 좋은지를 판단하는 체계적인 평가방법을 제안한다. 히스토그램 시퀀스는 이미지를 주어진 SFC에 따라 시계열 형태로 표현한 것을 말한다. 히스토그램 시퀀스는 매우 고차원이므로 저장 및 검색이 매우 어렵다. 효율적인 저장 및 검색을 위해서 시계열 저차원 변환의 하한을 사용할 수 있는데, 이 하한의 성능은 SFC의 종류에 따라 큰 영향을 받게 된다. 본 논문에서는 히스토그램 시퀀스를 저차원 변환할 때 어떤 SFC의 성능이 좋은지를 평가하기 위해, "히스토그램 시퀀스에서 엔트리들이 인접하면 이미지에서도 해당 셀들이 인접해야 한다"는 공간지역성(spatial locality)의 개념을 제안한다. 다음으로, 공간 지역성을 정량적으로 평가할 수 있는 공간 지역성 보존 척도(spatial locality preservation metric)를 제안하고, 이를 계산하기 위한 정형적인 방법을 제시한다. 본 논문에서는 공간 지역성 보존 척도 측면에서 총 다섯 가지의 SFC를 평가하고, 이 평가 결과가 실제 이미지 매칭의 저차원 변환 성능 평가와 유사함을 확인한다. 또한, 저차원 변환 기반의 k-NN(k-nearest neighbors) 검색을 실험하여, 공간 지역성 보존 척도가 가장 낮은 힐버트-오더가 k-NN 검색에서도 가장 좋은 성능을 보임을 통해, 제안한 공간 지역성 보존 척도의 유용성을 입증한다.
Crack detection method of a rotating blade was suggested in this paper. A rotating blade was modeled with a cantilever beam connected to a hub undergoing rotating motion. The existence and the location of crack were able to be recognized from the vertical response of end tip of a rotating cantilever beam by employing Discrete Hidden Markov Model (DHMM) and Empirical Mode Decomposition (EMD). DHMM is a famous stochastic method in the field of speech recognition. However, in recent researches, it has been proved that DHMM can also be used in machine health monitoring. EMD is the method suggested by Huang et al. that decompose a random signal into several mono component signals. EMD was used in this paper as the process of extraction of feature vectors which is the important process to developing DHMM. It was found that developed DHMMs for crack detection of a rotating blade have shown good crack detection ability.
본 논문은 차세데 3D-TV 방송을 위해 수정된 ATSC (Modified Advanced Television Systems Committee) 시스템 [1]에서 파일럿 (Pilot)을 이용한 채널 추정 대신, PN 시퀀스 (Pseudo-Noise Sequence)를 이용한 채널 추정 방식의 문제점에 대하여 2가지 방법으로 연구하였다. PN 시퀀스를 이용하여 채널을 추정하는 TDS-OFDM (Time Domain Synchronous - Orthogonal Frequency Division Multiplexing)시스템은 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 변조 방식을 사용하기 때문에 수신측 PN 시퀀스의 위상 변화가 일어나지 않는다. 하지만 수정된 ATSC 시스템에서 사용하는 VSB (Vestigial Side Band)변조 방식에서 직교위상 (Quadrature) 채널을 통해 전송되는 값은 동위상 (In-Phase) 채널을 통해 전송되는 값의 단순한 힐버트 변환 (Hilbert Transform)에 의해 생성되어 불규칙한 위상 변화가 발생한다. 따라서 수정된 ATSC 시스템에서 채널 추정을 위해 PN 시퀀스를 사용하게 된다면 상관 (Correlation) 특성을 잃어버릴 것이며 올바른 채널 임펄스 응답 (Channel Impulse Response)을 얻을 수 없다.
최근 3D HDTV (3-Dimensional High Definition Television)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 국내에서도 3D HDTV 방송 서비스를 위하여 기존의 ATSC (Advanced Television Systems Committee) 8-VSB (8-Vestigial Side Band) 시스템을 수정하려는 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 프레임 생성 과정에서 프레임 헤드 부분에 PN (Pseudo-Noise)심볼을 사용하는 새로운 시스템의 개념을 제안하고, 이 시스템을 수정된 ATSC 시스템이라 부를 것이다. 수정된 ATSC 시스템은 기존 ATSC 8-VSB 시스템에서 사용되던 VSB 변조방식을 사용한다. 본 논문에서는 수정된 ATSC 시스템에 적용 가능한 반송파 주파수 복구 방식을 제안한다. 제안된 반송파 주파수 복구 방식은 Fitz 알고리즘을 사용하는 거친 주파수 복구부와 간단한 PN심볼 상관 알고리즘을 사용하는 미세 주파수 복구부로 구성된다. 그리고 진폭만을 변조하여 사용하는 VSB 변조 방식의 경우 심볼 정보가 동위상 채널에만 존재하고, 직교위상 채널은 단순히 동위상 채널의 힐버트 변환된 값에 지나지 않는다. 그러므로 VSB 변조된 심볼은 QAM 변조된 심볼 처럼 일정한 배열을 가지지 않고, 반송파 주파수 옵셋에 더욱 민감하게 된다. 이를 극복하기 위하여 수신된 PN심볼에 대한 위상 보정 과정을 수행하고, 이 과정은 수정된 ATSC 시스템의 반송파 주파수 복구 시 성능을 향상 시킨다.
In a nuclear power plant, loose part monitoring and its diagnostic technique is one of the major issues for ensuring the structural integrity of the reactor system. Typically, accelerometers are mounted on the surface of a reactor vessel to localize impact location caused by the impact of metallic substances on the reactor system. However, in some cases, the number of the accelerometers is not enough to estimate the impact location precisely. In such a case, one of alternative plan is to utilize another type sensors that can measure the vibration of the reactor structure even though the measuring frequency ranges are different from each others. The AE sensors installed on the reactor structure can be utilized as additional sensors for loose part monitoring. In this paper, we proposed a new method to estimate impact location by using both accelerometer signal and AE signal, simultaneously. The feasibility of the proposed method is verified by an experiment. The experimental results demonstrate that we can enhance the reliability and precision of the loose part monitoring.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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