본 논문은 실시간 혈관내초음파 영상을 위한 후단부 시스템 개발과 성능 평가 결과에 관한 것이다. 개발한 후단부 시스템은 로직 사용량과 메모리 사용량을 최소화할 수 있는 효율적인 LUTs (Look-up Tables)을 사용하여 외부 메모리 없이 하나의 FPGA (Field Programmable Gate Array)만으로 시스템을 구성함으로써 시스템의 저비용, 소형화, 경량화가 가능하도록 설계하였다. 구현한 후단부 시스템의 정확도는 FPGA의 출력값과 VHDL (VHSIC Hardware Description Language) 코드를 MATLAB 프로그램을 사용하여 동일하게 구현하여 얻은 결과를 비교함으로써 검증하였다. 토끼 동맥을 이용한 ex-vivo 실험을 통하여 개발한 후단부 시스템이 실시간 혈관내초음파 영상에 적합함을 확인하였다.
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송방식의 장점은 높은 주파수 효율, RF 간섭에 대한 강인성, 낮은 다중경로 왜곡 등을 들 수 있다. 다중 사용자 OFDM의 채널용량을 확대하기 위해서는 사용자간의 부채널과 비트할당을 위한 효율적인 알고리즘을 개발하여야 한다. 본 연구에서는 다중 사용자 OFDM 시스템에서 총전송전력을 최소화하는 부채널 및 비트 할당을 위한 0-1 정수계획법문제의 선형계획법 dual 문제의 특성을 기존의 볼록최적화기법 접근법과 비교하고 선형계획법 dual 해를 이용한 primal 휴리스틱 알고리즘을 제안한다. MQAM (M-ary Quadrature Amplitude Modulation)을 사용하고 3개의 독립적인 Rayleigh 다중 경로로 구성된 주파수 선택적 채널을 가정한 경우 MATLAB을 사용한 모의실험에서 제안된 휴리스틱 해의 성능을 기존의 MAO, ESA 휴리스틱 해 및 정수계획법 최적해와 성능을 비교하였다.
본 논문에서는 통과대역에서 점진적으로 감소하는 리플을 갖는 변형된 체비세프 저역통과 필터 함수를 제안하고, 주파수 영역에서 특성을 분석하였다. 제안된 체비세프 함수는 점진적으로 감소하는 크기 특성에 의해 기존의 체비세프 함수보다 통과대역에서 크기 특성이 크게 개선되었다. 이러한 크기 특성의 변화로 위상 특성도 선형적인 특성을 갖고. 시간지연은 최고점과 최저점의 차이가 현저히 감소되면서 시간지연 특성이 개선되었다. 또한, 제안된 체비세프 함수는 짝수와 홀수 차수를 포함하는 모든 차수에서 최대전력전송이 가능한 수동 복종단 제자형 회로망으로 실현이 가능하고, 모의법을 이용하면 낮은 감도 특성을 갖는 능동 RC 필터 또는 스위치드 커패시터 필터로도 구현할 수 있다. 제안된 체비세프 필터의 특성을 고찰하기 위하여 6차 수동 복종단 제자형 저역통과 필터를 설계하였고, MATLAB과 SPICE 프로그램으로 필터 특성을 분석하였다. 제안된 체비세프 함수는 기존의 체비세프 함수가 갖는 문제점을 해결할 수 있으며, 각종 신호처리용 필터 설계에 사용 시 필터 크기, 위상, 시간 지연 특성 개선에 활용할 수 있다.
본 논문에서는 연료 유량만을 제어 입력으로 하는 터보제트 엔진 제어기를 제안한다. 퍼지 기반 제어기는 무인 항공기의 가감속시 서지와 flame-out 현상이 발생되지 않도록 효율적으로 제어 입력을 생성하며, 항공기 기동시 빠른 가감속 특성을 보이며, 동작점이 서지라인과 flame-out라인 사이에 존재하도록 설계되었다. 엔진 회전 속도와 서지 여유가 퍼지 입력 변수가 되고, 신속하고 안전하게 항공기가 원하는 회전속도로 수렴할 수 있도록 제어기를 설계한다. 제안된 제어기의 성능확인을 위해 MATLAB을 사용한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며, DYGABCD 프로그램을 사용하여 생성된 선형 엔진 모델에 적용하여 성능을 입증하였다.
OFDM 시스템은 전송단자 수신단의 오실레이터의 불일치로 인해 발생하는 주파수 오프셋의 영향에 민감하다는 단점이 있다. 또한 주파수 오프셋은 ICI(Inter Carrier Interference) 문제를 발생시키고 부반송파 사이에 직교성을 왜곡한다. 본 논문에서는 ICI 영향을 분석하고, 기존의 SC 기법을 응용하여 새로운 알고리즘을 제안한다. 제안된 기법의 BER(Bit Error Rate)과 신호 품질을 결정짓는 CR(Carrier to Interference Ratio)을 분석하기 위하여 MATLAB 프로그램을 사용한다. 모의실험 결과, 주파수 오프셋이 0.3과 0.5 일 때 $10^{-3}$의 BER에서 BPSK 변조는 0.5dB, 1dB 이상, QPSK 변조는 1.6dB, 1.5dB 이상의 SNR 성능 향상을 보이며, CIR 성능도 최대 15dB 이상 향상 되었다. 결과적으로 제안한 기법이 기존의 기법보다 시스템 성능 향상에 효과적이다.
본 논문은 두 지역 간에 직렬로 연결된 HVDC 연계시스템의 전력계통 안정화장치와 전력변환기의 적정 파라메터 선정기법을 다루었다. PSS파라메터 선정기법은 구하고자 하는 진상이 되도록 극좌표를 이동시키고, 충분한 댐핑을 얻도록 이득을 조절하는 고전적인 기법이다. 전력변환기의 적정 파라메터는 근궤적기법을 근거로 하여 기준 값의 변화와 시스템의 동요에 충분한 속응력과 안정도를 고려하여 산정한다. 이들 기법으로 구판 제정수로 소신호 및 과도안정도 분석결과는 사례연구시스템의 고유동요 주파수에 적절한 댐핑 효과를 보여주었다. 본 논문에서 사용한 프로그램은 MATLAB을 근거로 한 PST이다.
분광광도계로 측정된 반사율 데이터를 활용하여 다층박막 각 층의 두께를 푸리에 변환 방법으로 결정하였다. 이를 위하여 이론적인 3층 다층박막 반사율 데이터를 생성하고 자체 작성한 Matlab 프로그램으로 델타함수의 피크 발생위치로부터 각 층의 두께를 결정하였으며, 박막의 광학적 두께가 730 nm 이상이 되는 경우 결정된 두께 오차는 1.0% 이하임을 알 수 있었다. 이 방법을 사용하여 바 코팅 방법으로 제작된 PI-(얇은 $SiO_2$)-PI 다층박막의 두께를 결정하고 그 결과를 SEM 측정결과와 비교하였다. 본 두께측정 방법은 각 층의 굴절률과 박막의 순서를 미리 인지하고 있어야 하는 단점이 있으나, 비파괴적인 방법으로 빠르게 다층 박막의 두께 분포를 결정할 수 있는 방법임을 확인하였다.
본 논문에서는 직선형 피스톤 액추에이터의 응용모델을 제안하고 이를 구현하였다. 구성된 액추에이터의 해석을 위해서 패러데이 법칙으로부터 기본 방정식을 유도하였고, 이를 바탕으로 소형, 경량, 고속 응답을 요구하는 시스템에 적용 가능한 실험적 자료를 얻었다. 또한 본 논문에서는 자계로부터 일반적으로 구할 수 있는 전자기력을 에너지 변환 이론적 관점에서 기계 방정식과 결합하고 전원 공급부의 인가 전압의 변화로부터 액추에이터에 나타나는 현상을 Matlab 프로그램을 활용하여 간접적 방법으로 고찰하였다. 그 결과는 실제적인 설계에 적용할 경우 설계 프로그램의 자료나 부분적 변경시 참조 할 수 있으리라 사료된다. 이 결과를 바탕으로 Linear Actuator MfdBl 시스템과 구현된 직선형 피스톤 액추에이터의 동작이 실제 시스템에 활용될 수 있는 방법으로 가능함을 검증할 수 있었다.
DC 모터는 브러시 구조가 있는 DC 모터와 브러시 구조가 없는 BLDC(Brushless DC) 모터로 분류된다. BLDC 모터는 DC 모터의 브러시가 없이 정류를 전자적으로 수행하는 모터로 BLDC 모터의 속도제어를 대표하는 것은 PI 제어이다. PI 제어기를 이용한 속도제어는 정상상태에 도달하는 응답 특성이 느리다는 단점을 가지고 있다. 이를 보완하기 위해 정상 상태까지 도달하는 시간이 짧고 비선형 제어에도 쉽게 제어가 가능한 FLC(Fuzzy Logic Controller)를 이용해 전압을 가감하는 방식의 전압 제어 속도 제어기 제안하였다. 제시한 퍼지 속도 제어기의 타당성과 유용성은 MATLAB 프로그램의 Simulink를 통해 모의실험으로 입증하였다. 모의실험은 기준 속도를 500rpm, 800rpm, 1500rpm의 3가지 경우로 각각 PI 제어기와 제안한 퍼지 속도 제어기를 실험하였다. 실험 결과 제안한 퍼지 속도 제어기가 30% 정도 개선된 정상 상태 속도 응답 특성을 보이며 PI 제어기에 비해서 빠른 속도 응답 특성을 갖고 있음을 입증하였다.
오늘날 고성능컴퓨터로 인해 많은 산업분야에서 전산해석이 사용되고 있다. 하지만 정해진 컴퓨터자원과 시간에 의해 3 차원 풀 스케일 해석에서는 많은 어려움 등이 있다. 본 연구에서 ${\varepsilon}-NTU$ 식과 열교환기 성능의 데이터베이스를 이용해 열교환기의 성능예측프로그램을 개발하였다. 다양한 타입의 열교환기 형상정보와 성능데이터베이스를 구축하였고, 이를 바탕으로 정해진 작동 조건에서 열교환기의 성능을 계산하였다. 계산된 정보를 바탕으로 최적의 사이즈를 갖는 형상을 찾기 위해 유전알고리즘(Genetic Algorithm)을 이용하였다. 계산을 위해 상용 소프트웨어인 MATLAB 과 REFPROP 이 사용되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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