In this paper we propose a controller which has the capability of disturbance measurement calibration for Cds array sensors in a magnetic levitation system. Steady state error due to environment light condition or external disturbance is corrected constantly. The correction is made by the sensors to measure the ball position of the system without additional deployment of sensors.
The attitude information of spacecraft can be obtained by the sensors attached to it using a star tracker, three-axis magnetometer, three-axis gyroscope, and a global positioning signal receiver. By using these sensors, the spacecraft can be maneuvered by actuators that generate torques. In particular, electromagnetic-torque bars can be used for attitude control and as a momentum-canceling instrument. The spacecraft momentum can be created by the current through the electrical circuits and coils. Thus, the current around the electromagnetic-torque bars is a critical factor for precisely controlling the spacecraft. In connection with these concerns, a solar-cell array can be considered to prevent generation of a magnetic dipole moment because the solar-cell array can introduce a large amount of current through the electrical wires. The maximum value of a magnetic dipole moment that cannot affect precise control is $0.25A{\cdot}m^2$, which takes into account the current that flows through the reaction-wheel assembly and the magnetic-torque current. In this study, we designed a 300-W solar cell array and presented an optimal wire-routing method to minimize the magnetic dipole moment for space applications. We verified our proposed method by simulation.
본 논문에서는 비선형 특성을 갖는 센서 배열을 사용하는 시스템에서, 센서 배열에 soft computing을 이용하여 선형적인 특성을 얻고, 배열의 특성을 이용하여 외란의 영향을 감소시켜 시스템의 성능을 향상시키는 방법을 제안한다. 대표적인 예로 배열에 사용된 광전도 센서인 CdS는 단일 CdS 셀 조차도 비선형적인 특성을 갖고 있기 때문에 비선형 특성을 소속 함수로 표현하는 퍼지 변수를 사용한다. 배열로 사용되는 센서에 각 단일 센서의 소속 함수와 특성을 이용하는 퍼지 논리를 적용하여 전체적으로 선형화된 센서 특성을 얻는다. 각 센서의 비선형적 요소를 표현하는 소속함수의 파라미터들에 유전 알고리즘을 사용하여 최적화 된 선형 특성을 얻어 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 보정을 위한 센서를 추가하지 않고 센서 배열의 특성을 이용하여 광전도 센서가 민감한 영향을 받는 외란을 보정하여 시스템의 외란 제거 성능을 향상시킬 수 있다. CdS 센서 배열의 자체 비선형성 뿐만 아니라 입력되는 물체의 그림자는 경계가 뚜렷하지 않고 흐릿하므로 퍼지 논리를 이용하는 방법이 거리측정과 외부 광원에 의한 외란에 대해 향상된 결과를 보인다. 제안된 방법을 적용한 센서 배열을 자기부상(Magnetic Levitation System)에서 볼의 거리 측정에 적용하여 성능을 검증한다.
Magnetic Sensors can be employed to localize the unmanned vehicle which is running a predefined path where magnets are embedded for certain spaces. Among various sensor types, sensor arrays of 1-dimensional magnetic sensor have the merit of easy elimination of external magnetic component such as terrestrial magnetism. However, interpolation should be considered in the array sensors in order to increase the precision level because there is a limit in arranging sensors in close interval. We propose the novel interpolation method which can be performed with simple computation and represents the improved accuracy by increasing the linearity of the interaction formula. Demonstration of the linearity and simulation results show the proposed method exhibits the improved accuracy compared to the conventional method.
Kim, B.K.;Yu, K.K.;Kim, J.M.;Kwon, H.;Lee, S.K.;Lee, Y.H.
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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제22권4호
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pp.62-66
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2020
We fabricated superconducting quantum interference devices (SQUIDs) based on Nb Josephson junctions, and characterized the key parameters of the SQUIDs. The SQUIDs are double relaxation oscillation SQUIDs (DROSs) having larger flux-to-voltage transfer coefficient than the standard DC-SQUIDs. SQUID sensors were fabricated by using Nb junction technology consisted of a DC magnetron sputtering and a conventional photolithography process. In multichannel SQUID systems for whole-head magnetoencephalography measurement with a helmet-type SQUID array, we need about 336 SQUID sensors for each system. In this paper, we fabricated a few hundred SQUID sensors, measured the critical current, flux modulation voltage and decided if each tested SQUID can be used for the multichannel systems. As the criterion for the acceptance of the sensors, we chose the critical current and amplitude of the modulation voltage to be 8 ㎂ and 80 ㎶, respectively. The average critical current of the SQUIDs was 10.58 ㎂. The typical flux noise of the SQUIDs with input coil shorted was 2 μΦ0/√Hz at white region.
Measurement of magnetic signals generated from electric activity of myocardium provides useful information for the functional diagnosis of heart diseases. Key technical component of the magnetocardiography (MCG) technology is SQUID. To measure MCG signals with high signal-to-noise ratio, sensitive SQUID magnetic field sensors are needed. Present magnetic field sensors based on Nb SQUIDs have field sensitivity good enough to measure most of MCG signals. However, for accurate measurement of fine signal pattern or detection of local atrial fibrillation signals, we may need higher field sensitivity. In addition to field sensitivity, economic aspect of the SQUID system is also important. To simplify the SQUID readout electronics, the output voltage or flux-to-voltage transfer of SQUID should be large enough so that direct measurement of SQUID output can be done using room-temperature preamplifiers. Double relaxation oscillation SQUID (DROS), having about 10 times larger flux-to-voltage transfers than those of DC-SQUIDs, was shown to be a good choice to make the electronics compact. For effective cancellation of external noise inside a thin economic shielded room, first-order axial gradiometer with high balance, simple structure and long-baseline is needed. We developed a technology to make the axial gradiometer compact using direct bonding of superconductive wires between pickup coil and input coil. Conventional insert has mechanical support to hold the gradiometer array, and the dewar neck has equal diameter with the dewar bottom. Boiling of the liquid He can generate mechanical vibrations in the gradiometer array due to mechanical connection structure. Elimination of the mechanical support, and direct mounting of the gradiometer array into the dewar bottom can reduce the dewar neck diameter, resulting in the reduction of liquid He consumption.
본 논문은 자율주행차량과 로봇의 안내를 위한 새로운 자계위치인식방법을 제안한다. 차량 및 로봇이 자율주행을 하기 위해서는 이동경로상의 현재 위치를 인식하는 것이 기본적으로 요구된다. 자계기반 자율주행차량과 로봇은 자성체로부허 발생되는 자계를 계측하여 위치정보를 검출한다. 이러한 자계위치인식시스템에서 지구자계는 기본적인 왜란으로 작용한다. 본 논문에서는 지구자계의 영향을 제거하기 위해 다수의 1축 자계센서 열을 구성하였으며, 자계센서 출력의 선형동작영역을 이용하여 정밀한 위치인식시스템을 개발하였다. 제안하는 방법이 자율주행차랑과 로봇의 안내를 위해 사용 가능함을 실험을 통하여 검증하였다.
어레이(away) 자성센서 개발을 위해 고진공 스퍼터링 증착장비를 이용하여 스펙큘러형(specular type) Glass/Ta(5)/NiFe(7)/IrMn(10)/NiFe(5)/$O_2$/CoFe(5)/Cu(2.6)/CoFe(5)/$O_2$/NiFe(7)/Ta(5)(nm) 거대자기저항-스핀밸브(giant magnetoresistive-spin valves; CMR-SV)박막을 제작하였다. 다층박막 시료를 $20{\times}80{\mu}m^2$의 미세 활성영역을 가진 15개 어레이를 $8{\times}8mm^2$ 영역 내에 최적화한 제작 조건으로 광 리소그래피 패터닝 하였다. Cu를 증착하여 만든 2단자 전극법으로 측정한 자성특성은 15개 모든 소자들이 균일한 자기저항특성을 나타내었고, 5 Oe 근방에서 가장 민감한 자기저항비 자장민감도와 출력전압들은 각각 0.5%/Oe, ${\triangle}$V: 3.9 mV이었다. 형상자기이방성이 적용된 상부 자유층 $CoFe/O_2/NiFe$층은 하부 고정 자성층 $IrMn/NiFe/O_2/CoFe$층 자화 용이축과 직교하였다. 측정시 인가전류 값을 각각 1 mA에서 10 mA까지 인가하였을 때 출력 작동 전압 값은 균일하게 증가하였으며, 자장감응도도 거의 일정하여 미세 외부자장에 민감한 나노자성소자로서 좋은 특성을 띠었다.
The Minimum-Norm Least-Square(MNLS) approach based on lead field theory is an useful method to find an unique inverse solution for the measured magnetic field. The lead field depends on head geometry and location of sources and sensors. So, optimization of sensor array location is important issue for MNLS estimation. In this paper, we present an investigation for the optimization of sensor array location in computer simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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