• Earthquakes and Structures
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• 제20권3호
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• pp.353-364
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• 2021

Natural hazards like earthquakes, high winds, and tsunami are a threat all the time for multi-story structures. The environmental forces cannot be clogged but the structures can be prevented from these natural hazards by using protective systems. The structural control can be achieved by using protective systems like the passive, active, semi-active, and hybrid protective systems; but the semi-active protective system has gained importance because of its adaptability to the active systems and reliability of the passive systems. Therefore, a semi-active protective system for the earthquake forces has been adopted in this work. Magneto-Rheological (MR) damper is used in the structure as a semi-active protective system; which is connected to the current driver and proposed controller. The Proportional Integral Derivative (PID) controller and reliable PID controller are two proposed controllers, which will actuate the MR damper and the desired force is generated to mitigate the vibration of the structural response subjected to the earthquake. PID controller and reliable PID controller are designed and tuned using Ziegler-Nichols tuning technique along with the MR damper simulated in Simulink toolbox and MATLAB to obtain the reduced vibration in a three-story benchmark structure. The earthquake is considered to be uncertain; where the proposed control algorithm works well during the presence of earthquake; this paper considers robustness to provide satisfactory resilience against this uncertainty. In this work, two different earthquakes are considered like El-Centro and Northridge earthquakes for simulation with different controllers. In this paper performances of the structure with and without two controllers are compared and results are discussed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.565-570
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• 2011

시간지연이 없는 다양한 범주의 안정, 적분, 불안정 공정에 대하여 비례-적분-미분(PID) 제어기의 해석적 조율 방법을 제안하였다. 2자유도 제어구조와 내부모델 제어에 기반한 제안된 방법은 설계가 간단하고 직접적이며 공정산업에 쉽게 구현할 수 있어 강화된 설정점 추종과 외란제거 성능을 얻는데 유용하게 사용될 수 있다. 몇몇 대표적 공정에 대하여 강건성을 같게 유지하면서 기존 설계 방법과 비교한 결과, 제안된 방법의 우수한 폐루프 성능을 확인하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.226-231
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• 2016

이동로봇의 제어는 로봇 분야에 있어 중요한 이슈이다. 이동로봇의 자율주행은 다양한 작업 환경에서 중시되고 있다. 자율 주행을 위해 이동로봇은 장애물을 감지, 회피하며 지능시스템을 도입한 제어 방식들을 사용해 충돌회피의 성능을 보완하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 이동 로봇의 기구학적 모델을 분석하고 조향각 제어를 위한 type-2 fuzzy self-tuning PID 제어기를 설계하였다. Type-2 fuzzy 제어기는 type-1 fuzzy 제어기와 달리 복수 개의 값을 가지므로 언어표현의 모호함의 자유도가 높다. 본 논문에서는 설계된 제어기와 기존의 PID 제어기, type-1 fuzzy self-tuning PID 제어기를 비교하기 위한 방법으로 MATLAB Simulink를 사용하여 시뮬레이션을 하였다. 시뮬레이션 비교 결과 기존의 PID제어기와 type-1 fuzzy self-tuning PID 제어기의 성능보다 type-2 fuzzy self-tuning PID 제어기의 성능이 우수하다는 것을 확인하였다.

• 융합정보논문지
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• 제11권2호
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• pp.124-129
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• 2021

본 논문에서는 절대 안정도를 보장하는 최적의 제어기 설계에 대해 제안하였다. 논문의 적용 순서는 지연시간의 포함여부를 판단하고, 지연시간이 포함되었을 경우 Pade 근사법을 통해서 지연시간을 근사화 한다. 그 다음 공정모델과 제어기 전달함수에 대한 개루프 전달함수를 구하며, Routh-Hurwitz 판별법에 의해서 절대 안정도 구간을 계산한다. 마지막 단계에서는 앞 단계에서 구한 구간을 활용하여 유전자 알고리즘으로 최적의 PID 제어파라미터 값을 구한다. 그 결과 제안 된 방법은 안정성이 보장되며, 최적의 제어기를 설계하여 기존의 방법보다 성능 지표에서 우월함을 확인하였다. 향후 지연시간에 대한 보상방법이 연구된다면 더욱 좋은 성능지표를 얻을 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권1호
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• pp.129-137
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• 2016

본 연구의 목적은 가까운 미래의 선박운동정보를 이용하는 피드포워드 제어알고리즘과 FPSO 운동 수치 시뮬레이션 모델을 개발하고 시뮬레이션을 통하여 제어알고리즘의 성능을 검증하는 것이다. 본 논문에서는 조류, 바람, 파력 등의 환경하중에 의하여 발생한 선체운동의 미래 예측치를 활용한 피드포워드 제어력을 추가적으로 가지는 Dynamic Positioning System에 대하여 연구한다. 먼저, 조류력, 풍력 및 파력에 대한 수학모델을 선정하여 환경하중에서의 선체운동을 계산하고, 현재의 선체운동 값과 Brown 지수평활 예측모형을 활용하여 미래 선체운동 값을 예측하였다. 또한 위치 유지와 Heading angle 제어를 위한 제어력을 PID(Proportional-Integral-Derivative)이론을 이용하여 결정한 피드백 제어기와 미래 선체운동 값을 이용하여 결정한 피드포워드 제어기로 구성하였다. 그리고 각 Thruster에 요구되는 추력은 라그랑지승수법을 활용하여 분배하였다. 마지막으로 FPSO(Floating Production Storage and Offloading)의 운동과 Dynamic Positioning System에 대한 시뮬레이션 모델을 구축하여 선박의 위치 및 Heading angle 제어에 관한 시뮬레이션을 수행하여 제안하는 피드백 제어기와 피드포워드 제어기를 동시에 가지는 제어시스템의 성능을 평가하였다. 본 연구의 결과, 피드백 및 피드 포워드 제어기가 적용된 DPS 제어시스템이 기존의 피드백 제어기보다 위치유지 및 헤딩각 유지 능력에서 개선되었고 각 Thruster에 요구되는 평균 제어력 및 최대 제어력의 크기도 감소함을 보였다. 이에 따라 DPS에 요구되는 동력 감축과 Azimuth Thruster 용량의 감소로 인하여 비용 절감의 효과를 기대할 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권6호
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• pp.633-641
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• 2015

선박, 발전소, 석유화학 등의 분야에서 운전되고 있는 많은 프로세스들은 강한 비선형성을 보일 뿐만 아니라 동시에 시변 특성도 가지고 있다. 이런 프로세스에 기존의 고정-파라미터 PID 제어기를 적용하면 성능이 나빠지고 경우에 따라서는 불안정해질 수도 있다. 따라서 본 연구에서는 복잡한 프로세스를 제어하기 위한 비선형 PID 제어기를 제안한다. 제안되는 제어기의 이득은 오차와 오차의 변화율의 비선형 함수로 기술되며, 사용자 파라미터들은 ITAE를 최소로 하는 관점에서 유전알고리즘으로 동조된다. 제안된 방법은 열분해반응 또는 촉매를 이용한 고분자합성에 널리 사용되는 연속 교반탱크반응기를 대상으로 시뮬레이션을 실시하며, 그 유효성을 보이기 위해 다른 두 비선형/적응 제어법과 비교한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제39권6호
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• pp.457-463
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• 2015

가스터빈 기관은 우주항공, 발전 플랜트뿐만 아니라 해상운송 분야에 사용되는 원동기로서 매우 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 그 구조가 복잡하고 연소과정에서 시간지연 요소가 포함되어 있어 가스터빈 기관을 잘 제어할려면 정교한 수학적 모델링이 필요하다. 본 논문에서는 가스터빈 기관의 주요 구성품인 가스발생기, PLA 액추에이터, 미터링 밸브에 대한 모델링 기법을 설명한다. 또한, 가스터빈 기관의 시운전 데이터를 기초로 몇 가지 정상상태 때의 동작점에서 서브모델을 구하고, 각 서브모델에 대해 비선형 비례적분미분 제어기를 설계하여 기관의 속도를 제어하는 방법을 제안한다. 제안하는 비선형 제어기는 비선형 함수로 구현되는 3가지 이득을 사용한다. 비선형 제어기의 파라미터는 제어시스템의 목적함수를 최소화하는 관점에서 실수코딩 유전자알고리즘으로 동조한다. 제안한 방법은 가스터빈 기관에 적용하고 시뮬레이션을 실시하여 그 유효성을 확인한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.330-338
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• 2018

비례-적분-미분(PID) 제어기는 단순한 구조와 넓은 범위의 운전영역에서 견고한 성능으로 인해 산업계에서 널리 사용되고 있다. 그러나 제어대상으로서 AVR(Automatic Voltage Regulator)은 전력 시스템의 파라미터의 변동에 강인하지 않다. 따라서 PID 제어기를 사용하여 AVR 시스템의 안정성과 성능을 향상시키는 것이 필요하다. 본 논문에서는 PSO(Partial Swarm Optimization) 알고리즘을 사용하여 AVR 시스템을 위한 최적 PID 제어기 파라미터를 결정하는 새로운 설계 방법을 제시한다. 제안하는 접근법은 쉬운 구현뿐만 아니라 안정된 수렴 특성 및 양호한 계산 효율과 우수한 특성을 갖는다. 또한, 제안 된 PSO-PID 제어기의 성능을 평가하기 위해 새로운 목적함수를 정의한다. 이 목적함수는 최대백분율 오버슈트와 정정시간이 설계사양으로 주어진 경우 이를 반영하기 위한 것이다. 이를 위해 ITAE 평가함수에 제약 조건을 위반하면 벌점을 부과하도록 하여 PSO 알고리즘이 PID 제어기 파라미터를 탐색할 때 설계사양을 만족하도록 하게 한다. 최종적으로 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안한 PSO-PID 제어기는 단자전압 계단응답에 대해 주어진 설계사양을 만족할 뿐만 아니라 다른 유사한 최근의 연구보다 더 우수한 제어 성능을 보임을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권6호
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• pp.516-526
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• 2016

본 논문은 연구용으로 개발된 호버링 타입 무인잠수정을 소개하고 기본적인 운동성능에 대한 시뮬레이션 및 실해역 실험결과를 서술하였다. 본 연구에서 개발된 무인잠수정은 수평 및 수직 추진기를 이용하여 4자유도 운동을 제어 할 수 있으며, 실험이 용이하고 운용하기 쉬운 구조의 테스트 베드용으로 설계하였다. 본 논문에서는 실해역 실험 이전에 무인잠수정의 6자유도 운동방정식을 전개하고 Matlab/Simulink를 이용하여 시뮬레이션 프로그램를 구성하였으며, 이를 통하여 설계된 무인잠수정의 기본적인 운동성능을 확인하였다. 또한 무인잠수정이 주어진 임무를 수행하기 위하여 PID 제어기 및 Fuzzy PID 제어기를 설계하였고 설계된 제어기의 성능을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. 실제 제작된 무인잠수정의 운동성능을 확인하기 위해 실해역에서 실험을 수행하였으며, 설계된 PID 제어기 및 Fuzzy PID 제어기를 이용하여 경유점 제어를 수행하였고 그 결과 조류 외란이 존재하는 실해역 상에서 적절한 제어성능을 확인 할 수 있었다.

• International Journal of Ocean System Engineering
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• 제2권3호
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• pp.185-194
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• 2012

A Macroscopic combination of two or more distinct materials is commonly referred to as a "Composite Material", having been designed mechanically and chemically superior in function and characteristic than its individual constituent materials. Composite materials are used not only for aerospace and military, but also heavily used in boat/ship building and general composite industries which we are seeing increasingly more. Regardless of the various applications for composite materials, the industry is still limited and requires better fabrication technology and methodology in order to expand and grow. An example of this is that the majority of fabrication facilities nearby still use an antiquated wet lay-up process where fabrication still requires manual hand labor in a 3D environment impeding productivity of composite product design advancement. As an expert in the advanced composites field, I have developed fabrication skills with the use of machinery based on my past composite experience. In autumn 2011, the Korea government confirmed to fund my project. It is the development of a composite sanding machine. I began development of this semi-robotic prototype beginning in 2009. It has possibilities of replacing or augmenting the exhaustive and difficult jobs performed by human hands, such as sanding, grinding, blasting, and polishing in most often, very awkward conditions, and is also will boost productivity, improve surface quality, cut abrasive costs, eliminate vibration injuries, and protect workers from exposure to dust and airborne contamination. Ease of control and operation of the equipment in or outside of the sanding room is a key benefit to end-users. It will prove to be much more economical than normal robotics and minimize errors that commonly occur in factories. The key components and their technologies are a 360 degree rotational shoulder and a wrist that is controlled under PLC controller and joystick manual mode. Development on both of the key modules is complete and are now operational. The Korean government fund boosted my development and I expect to complete full scale development no later than 3rd quarter 2012. Even with the advantages of composite materials, there is still the need to repair or to maintain composite products with a higher level of technology. I have learned many composite repair skills on composite airframe since many composite fabrication skills including repair, requires training for non aerospace applications. The wind energy market is now requiring much larger blades in order to generate more electrical energy for wind farms. One single blade is commonly 50 meters or longer now. When a wind blade becomes damaged from external forces, on-site repair is required on the columns even under strong wind and freezing temperature conditions. In order to correctly obtain polymerization, the repair must be performed on the damaged area within a very limited time. The use of pre-impregnated glass fabric and heating silicone pad and a hot bonder acting precise heating control are surely required.