본 논문은 내재적으로 고도의 비선형 계통인 풍력 발전 계통 (wind energy conversion system, WECS)의 온라인(online) 적응 퍼지 제어기를 제안한다. 풍력 발전기를 실제 운전하기 위해서는 전력 계수 등과 같은 계통 파라메터를 사전에 측정해야 하며 다수의 센서들을 이용하여 풍동에서 실험이 수행되는데 많은 측정 장비와 수많은 실험이 요구되므로 어려움이 따른다. 이러한 단점을 극복하고자 본 논문에서는 제어기의 설계에 퍼지 논리 시스템(fuzzy logic system, FLS)을 도입한다. 제안된 적응 퍼지 제어기는 자기구조화 알고리듬을 채택하여 제어 목적에 부합하는 FLS 파라메터들을 미리 결정할 필요 없이 자동으로 결정이 된다. 기존에 재안된 퍼지 제어 알고리듬에 비해서 본 논문은 자기 구조화 알고리듬을 채택하여 FLS의 구조 자체도 온라인으로 점차 수립하게 된다. 또한 풍속의 미분을 추정하는 미분추정기를 도입하였으며 전체 폐루프 제어계의 리아프노브 안정도를 증명하였다.
종래의 고정된 이득을 가진 PI 제어기는 지령속도, 부하변화 등과 같은 파라미터 변동에 대해서 매우 민감하다. IPMSM 드라이브의 정확한 속도제어는 비선형적인 전자기적 발생저항뿐만 아니라 회전자 속도와 권선저항사이의 비선형적 관계 때문에 복잡한 문제점이 있다. 따라서 광범위한 동작상태에서 최적 제어를 위해 PI 제어기의 이득값을 실시간으로 조절해야한다. 본 논문은 FNN과 ALM을 이용하여 IPMSM 드라이브의 HIPI 제어기를 제시한다. 제시된 제어기는 ANN을 이용하여 속도를 추정하고, 시스템 외란에 대해서 IPMSM 드라이브의 고성능 속도제어를 제시한다. PI 제어기의 이득값은 모든 동작상태에서 ALM-FNN에 의해 최적화 되어진다. 제시된 제어기는 다양한 동작상태에 대한 분석을 통해 타당성을 입증한다.
인공위성 추적 안테나 제어 시스템은 로테이터에 해당하는 DC 서보모터에 의해 안테나의 방위각 및 앙각을 제어함으로써 인공위성의 현재 위치를 추적하고자 하는 시스템이다. 한편 제어 시스템의 설계를 위한 위성추적 시스템의 선형모델은 일반적인 DC 서보모터의 위치 제어 시스템과는 달리 바람에 의한 토오크 외란과 베어링 및 공기역학적 마찰로 인한 전달함수의 파라메타 변동이 존재하므로 이러한 시스템의 불확실성에도 불구하고 만족스러운 명령추종성를 가지는 강인한 제어 시스템의 설계가 요구된다. 본 연구에서는 유전 알고리즘을 사용하여 복잡한 최적화의 과정없이 가중치 함수와 설계 파라메타 ${\gamma}$를 동시에 최적화함으로써 시스템의 파라메타 변동에 대한 강인한 안정성과 기준모델에 따른 최적의 명령추종성을 가지는 위성추적 안테나 $H{\infty}$ 제어 시스템을 설계한다. 이를 위해 강인한 안정성을 가지는 해집단내에서 기준모델의 출력을 최적으로 추종하도록 유전 알고리즘을 사용하여 적절히 주어진 가중치 함수의 게인 및 동특성 파라메타와 설계 파라메타 ${\gamma}$를 동시에 최적화한다. 끝으로 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 설계된 위성추적 안테나 $H{\infty}$ 제어 시스템의 유용성을 확인한다.
본 논문에서는 시변 시간지연을 가지는 이산 선형 불확실성 시스템에 대한 보장 비용 제어문제를 다룬다. 본 논문에서 다루는 불확실성 시스템은 시변 노옴 한정 파라미터 불확실성을 가진다. 모든 허용 가능한 불확실성에 대해 폐루프 시스템이 자승적으로 안정하고 성능을 보장하는 제어기가 존재할 충분조건과 설계방법에 대해 논의한다. 또한, 변수 치환과 Schur 여수정리 등을 이용하여 충분조건을 모든 변수에 대한 선형 행렬 부등식(linear matrix inequality)으로 표현한다.
리니어 모터는 동력전달장치가 필요 없는 직접구동 방식으로 접촉 식의 비선형 효과를 크게 줄일 수 있고 구조 또한 간단하다. 그러나 리니어 모터는 동력전달장치를 제거함으로 인해 파라미터 변화와 외란 등에 둔감한 동력전달장치의 장점을 잃게 되어 모델의 불확실성이나 외란에 민감할 뿐만 아니라 마찰과 리플의 특성에 쉽게 영향을 받는다. 본 논문은 리니어 모터의 두 축을 대상으로 위치제어에 악영향을 주는 대표적인 비선형 함수인 마찰력과 리플력을 추정하여 이를 보상하며 개선된 교차 축 연동제어기를 통해 축 간의 윤곽정밀도를 향상시켰다. 기존의 연구된 제어기들은 위치추종과 윤곽추종을 위해 개별적인 제어기를 설계하였으나 제안된 제어기는 하나의 안정한 제어기로 두 축의 위치정밀도와 윤곽정밀도를 동시에 향상시켰다. 제안된 비선형 적응제어기는 모의실험을 통하여 기존의 제안된 교차 축 연동제어기와 비교검증을 함으로써 제안된 제어시스템의 성능을 검증하였다.
Magnetorheological elastomer (MRE), a smart material, is an innovative material for base isolation system. It has magnetorheological (MR) effect that can control the stiffness in real-time. In this paper, a new hybrid base isolation system combining two electromagnetic closed circuits and the roller bearing is proposed. In the proposed system, the roller part can support the vertical load. Thus, the MRE part is free from the vertical load and can exhibit the maximum MR effect. The MRE magnetic loop is constructed in the free space of the roller bearing and forms a strong magnetic field. To demonstrate the performance of the proposed hybrid base isolation system, dynamic characteristic tests and performance evaluation were carried out. Dynamic characteristic tests were performed under the extensive range of strain of the MRE and the change of the applied current. Performance evaluation was carried out using the hybrid simulation under five earthquakes (i.e., El Centro, Kobe, Hachinohe, Northridge, and Loma Prieta). Especially, semi-active fuzzy control algorithm was applied and compared with passive type. From the performance evaluation, the comparison shows that the new hybrid base isolation system using fuzzy control algorithm is superior to passive type in reducing the acceleration and displacement responses of a target structure.
본 논문에서는 Switched-Capacitor 지연 기법의 새로운 고해상도 DPWM 발생기를 사용한 Dynamic-Response-Free SMPS를 제안한다. 제안된 회로는 Switched-Capacitor 지연 기법을 이용한 DPWM 발생기의 내부 커패시터 전압 기울기를 제어하는 방식으로 DPWM의 duty ratio를 결정한다. 제안된 회로는 컨버터의 피드백 전압과 기준전압을 비교하여 DPWM 발생기의 내부 캐패시터에 충방전되는 전류량을 제어하는 방식으로 출력전압 tracking이 가능하다. 따라서 제안된 회로는 기존 closed loop 제어 방식의 SMPS들에서 문제점이 되고 있는 동적 응답특성을 고려할 필요가 없으며, 출력 전압에 overshoot/undershoot로 인한 ringing 현상이 발생하지 않는다는 큰 장점을 가진다. 제안된 회로는 1MHz~10MHz까지 스위칭주파수를 사용자가 선택할 수 있으며, 100MHz의 내부 제어 동작 주파수로 10MHz 최대 스위칭 주파수(DPWM) 발생이 가능하다. 100MHz의 내부 제어 동작 주파수를 사용하여 10MHz 스위칭 주파수 발생시 소모되는 내부 회로의 최대 전류는 2.7mA이며, 출력 버퍼를 포함한 전체 시스템의 전류 소모는 15mA이다. 제안된 회로는 0.125%의 DPWM duty ratio 해상도를 가지고 부하에 최대 1A까지 전류공급이 가능하며, 최대 리플 전압은 8mV이다. 동부하이텍 BCD $0.35{\mu}m$ 공정 파라미터를 이용해 시뮬레이션을 수행하여 제안된 회로의 동작을 검증하였다.
VR 이미지는 상상력을 불러일으켜 소비자의 태도와 행동에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 현실 기반의 닫힌 루프 3D 영상 (이하 Virtualgraph)을 소개한다. 그리고 이러한 이미지가 모바일 커머스 환경에서 소비자의 연상을 증가시킬 수 있는지, 제품의 시각적 이미지의 높은 원격 현전성이 해당 제품의 구매 의도를 높일 수 있는지를 살펴본다. 이를 위해서 우리는 원격 현전성, 지각된 가치 가격, 지각된 음식의 질, 시각적 이미지의 생생함에 대한 질문지(VVIQ)로 구성된 모델을 개발하였다. 우리는 Virtualgraph 응용 프로그램을 사용하여 실험을 수행한 후 인터뷰와 설문 조사를 수행하였다. 실험, 설문 조사, 인터뷰 결과 우리는 다음과 같은 사항들을 알 수 있었다. 첫째, 사용자는 정지 이미지보다 Virtualgraph로 연상을 더 잘한다. 둘째, 신선 식품의 지각된 품질이 만족스럽다면 증가된 연상은 구매 의도에 영향을 미친다. 셋째, 증가된 연상은 상품을 높게 평가하게 하며, 신선 식품의 지각된 품질이 좋다면 그 평가는 더 높아진다. 인터뷰에서 우리는 Virtualgraph를 사용한 실험 그룹이 구매 의도가 더 높고 제품을 더 비싼 것으로 인식했음을 알 수 있었다. 또한 실험 그룹이 제품 이미지를 더 선명하고 생생하게 인식하였다. 마지막으로 우리는 모바일 쇼핑몰에서 Virtualgraph를 사용할 때의 전략적 시사점에 대해서 논의한다.
본 논문은 Takagi-Sugeno (T-S) 퍼지 모델을 이용하여 이산 시간에서의 비선형 상호 결합 시스템에 대한 분산 동적 출력제한 제어기를 제시한다. 이산시간 비선형 상호 결합 시스템의 각 하위 시스템에 대한 T-S 퍼지 모델링을 한 후, 각각에 대해 동적 출력 궤한 제어기를 설계한다. 제어가 된 폐루프 하위 시스템들로 전체 시스템의 평형점이 안정화되는 선형 행렬 부등식 (LMI)을 구하고, 부등식을 이용하여 동적 출력 제한 제어기의 이득 값을 구한다. 마지막으로 모의실험을 통해 분산 동적 출력 궤한 제어기의 효용성을 확인한다.
In this paper, a new construction for training simulator of R/C helicopter based on two types of servo controller is proposed. Two modified algorithms (algorithm I and II) for servo controller design are presented. Algorithm I is developed by adopting Davison's method in the case that the expressions for the homogeneous differential equations of reference input and disturbance are different types, and algorithm II is done by considering error weighting function for the servo controller of algorithm I . The linear fractional transformation method is incorporated in both design methods in order to assign the closed loop poles of the servo system in a specified region. The helicopter simulator is composed by the gimbals with two freedom of rolling and pitching. The reliability and validity for the design methods of the proposed servo controller are investigated through the practical experiment for the simulator by using 16bits micro-computer with A/D and D/A converters. It can be observered from the experimental results that the proposed servo controller is applicable to practical plants since the simulator is robust for the arbitrary disturbance and it follows to the given reference input without significant steady state error.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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