• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.295-301
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• 2019

바이오샘플의 DNA를 대량 증폭할 수 있는 휴대형 실시간 중합효소연쇄반응(Real-time PCR) 기기에서 히터는 PCR 반응 온도를 제어하기 위한 중요한 요소 중의 하나이다. 보통 빠른 히팅을 위해 소형 PCR 칩에 집적화되어 있고, 반도체 공정을 이용하여 박막형태로 제작되어 PCR 칩 제작 단가가 높은 편이다. 따라서 본 연구에서는 값싸고 온도제어를 정확히 할 수 있는 히터로 칩 저항을 사용하는 것을 제안한다. 칩 저항을 사용한 히터는 구조가 단순하고 제작이 쉽다는 장점이 있다. $2.54{\times}2.54cm^2$ 크기의 실시간 PCR 칩 위에 칩 저항을 1개 또는 2개를 사용했을 때 온도분포를 시뮬레이션 하였고, 고른 온도분포를 갖는 PCR 칩을 제작했다. 또한 효율적인 PCR 칩 냉각을 위해 소형 fan이 내장된 하우징을 설계하였고, 3D 프린터로 제작했다. 온도제어는 마이크로프로세서를 이용한 PID제어법(Proportional-Integral-Differential control)을 적용했다. 온도상승비와 하강비는 각각 $18^{\circ}C/s$, $3^{\circ}C/s$이며, 각 PCR 반응 단계의 유지 시간을 30초로 하였을 때, 한 사이클은 약 2.66분이 걸렸고, 35 사이클은 약 93 분 내로 진행할 수 있었다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.171-178
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• 2021

카라반은 외부의 물리적 요인에 쉽게 영향을 받아 탑승자에게 위험한 상황을 초래하는 경우가 많다. 따라서 탑승자의 안정성을 확보하기 위해 스웨이 현상을 사전에 예방할 수 있는 스웨이 저감 장치를 개발할 필요성이 있다. 본 논문에서는 견인차량과 카라반 사이의 Hitch angle을 최소화하는 것을 목표로 한다. 구체적으로는 견인차량과 카라반 각각에 장착된 IMU 센서를 통해 카라반의 초기 불안정성을 감지하고, PID 제어기를 이용하여 Hitch angle, Hitch yaw rate가 Desired hitch angle, Desired hitch yaw rate에 수렴할 수 있도록 제어 값을 산출한다. 산출된 제어 값에 따라 카라반 좌우 브레이크에 다른 제동토크를 생성하여 분배하고 제어한다. 주행 실험을 통해 스웨이 저감 장치의 성능을 검증한 결과, 제어하지 않은 경우보다 Hitch angle이 감소한 것을 확인할 수 있었고, 횡 방향 안정성 향상률은 제어 전에 비해 78.9% 향상된 것을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권4호
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• pp.1253-1260
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• 2022

This paper reports the control method for the core power of the China initiative Accelerator Driven System (CiADS) facility. In the CiADS facility, an intense external neutron source provided by a proton accelerator coupled to a spallation target is used to drive a sub-critical reactor. Without any control rod inside the sub-critical reactor, the core power is controlled by adjusting the proton beam intensity. In order to continuously change the beam intensity, an adjustable aperture is considered to be used at the Low Energy Beam Transport (LEBT) line of the accelerator. The aperture size is adjusted based on the Proportional Integral Derivative (PID) controllers, by comparing either the setting beam intensity or the setting core power with the measured value. To evaluate the proposed control method, a CiADS core model is built based on the point reactor kinetics model with six delayed neutron groups. The simulations based on the CiADS core model have indicated that the core power can be controlled stably by adjusting the aperture size. The response time in the adjustment of the core power depends mainly on the adjustment time of the beam intensity.

• 대한환경공학회지
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• 제22권10호
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• pp.1905-1919
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• 2000

활성슬러지 공정에 기반을 둔 연속식반응기는 시스템이 가진 고유한 비선형성뿐만 아니라 계절, 기후 등의 환경변화에 따른 유입수의 유량 및 특성 등의 외부적인 조건의 변화를 고려하여 제어하여야 한다. 수학적 모델링 과정에서 고려하지 못했거나 무시되었던 부분을 포함한 시스템에 관련된 특징과 한정된 공간에서 기본적인 제어방법에 의한 현재의 운전방법을 고려하여 불 때 활성슬러지 공정은 개선할 수 있는 여지가 많다. 또한 숙련된 운전자의 지식을 구현할 수 있는 지능제어기법을 적용하여 전체적인 공정의 효율 향상을 도모할 수 있다. 제어방법의 적용에 앞서 제어대상공정인 활성슬러지 공정을 분석하여 이를 $Matlab^{(R)}5.3/Simulink^{(R)}3.0$을 이용하여 연속식반응기 모델을 구현하였다. IWA(International Water Association)와 COST(European Cooperation in the field of Scientific and Technical Research)에서 제시한 정상상태의 유입수 특성을 이용하여 모델의 정확성을 검증하였다. 본 논문에서는 이미 현장에서 사용중인 제어기법의 구현 및 성능 평가뿐만 아니라 다양한 고급제어기법들을 적용하여 새롭게 제안한 제어기법들이 실제 폐수처리장에 적용가능한지 여부를 검증하였다. 제어방법으로는 현장에서 일반적으로 사용되고 있는 비례-적분-미분제어기(Proportional-Integral-Derivative Controller; PID controller)와 PID제어기가 가진 장점과 퍼지 논리 제어기법이 가진 장점을 결합함과 동시에 제어기의 성능 향상 및 경제성을 높일 수 있는 퍼지 PID이득 조절기(fuzzy PID gain tuner)와 퍼지 셋포인트 변환기(fuzzy setpoint changer)를 적용하여 봄으로써 외란에 대해 강인한 제어기 설계의 가능성을 검증하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제25권6호
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• pp.1-8
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• 2011

This paper describes a new method for a digital gas metal arc welding (GMAW) system. The GMAW system is an arc welding process that incorporates the GMAW power source (PS-GMAW) with a wire feed unit (WFU). The PS-GMAW requires an electric power of constant voltage. A constant magnitude is maintained for the arc current by controlling the wire-feed speed of the WFU. A mathematical model is derived, and a self-tuning fuzzy proportional-integral-derivative (PID) controller is designed and applied to control the welding current. The electrode wire feeding mechanism with this controller is driven by a DC motor, which can compensate for both the molten part of the electrode and undesirable fluctuations in the arc length during the welding process. By accurately maintaining the output welding current and welding voltage at constant values during the welding process, excellent welding results can be obtained. Simulation and experimental results are shown to prove the effectiveness of the proposed controller.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제3권3호
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• pp.391-400
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• 2008

Multi-pulse topology of converters using elementary six-pulse GTO - VSC (gate turn off based voltage source converter) operated under fundamental frequency switching (FFS) control is widely adopted in high power rating static synchronous compensators (STATCOM). Practically, a 48-pulse ($6{\times}8$ pulse) configuration is used with the phase angle control algorithm employing proportional and integral (PI) control methodology. These kinds of controllers, for example the ${\pm}80MVAR$ compensator at Inuyama switching station, KEPCO, Japan, employs two stages of magnetics viz. intermediate transformers (as many as VSCs) and a main coupling transformer to minimize harmonics distortion in the line and to achieve a desired operational efficiency. The magnetic circuit needs altogether nine transformers of which eight are phase shifting transformers (PST) used in the intermediate stage, each rating equal to or more than one eighth of the compensator rating, and the other one is the main coupling transformer having a power rating equal to that of the compensator. In this paper, a two-level 48-pulse ${\pm}100MVAR$ STATCOM is proposed where eight, six-pulse GTO-VSC are employed and magnetics is simplified to single-stage using four transformers of which three are PSTs and the other is a normal transformer. Thus, it reduces the magnetics to half of the value needed in the commercially available compensator. By adopting the simple PI-controllers, the model is simulated in a MATLAB environment by SimPowerSystems toolbox for voltage regulation in the transmission system. The simulation results show that the THD levels in line voltage and current are well below the limiting values specified in the IEEE Std 519-1992 for harmonic control in electrical power systems. The controller performance is observed reasonably well during capacitive and inductive modes of operation.

• Ocean Systems Engineering
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• 제6권3호
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• pp.265-287
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• 2016

The change of the global performance of a turret-moored FPSO (Floating Production Storage Offloading) with DP (Dynamic Positioning) control is simulated, analyzed, and compared for two different internal turret location cases; bow and midship. Both collinear and non-collinear 100-yr GOM (Gulf of Mexico) storm environments and three cases (mooring-only, with DP position control, with DP position+heading control) are considered. The horizontal trajectory, 6DOF (degree of freedom) motions, fairlead mooring and riser tension, and fuel consumptions are compared. The PID (Proportional-Integral-Derivative) controller based on LQR (linear quadratic regulator) theory and the thrust-allocation algorithm which is based on the penalty optimization theory are implemented in the fully-coupled time-domain hull-mooring-riser-DP simulation program. Both in collinear and non-collinear 100-yr WWC (wind-wave-current) environments, the advantage of mid-ship turret is demonstrated by the significant reduction in heave at the turret location due to the minimal coupling with pitch mode, which is beneficial to mooring and riser design. However, in the non-collinear WWC environment, the mid-turret case exhibits unfavorable weathervaning characteristics, which can be reduced by employing DP position and heading controls as demonstrated in the present case studies. The present study also reveals the plausible cause of the failure of mid-turret Gryphon Alpha FPSO in milder environment than its survival condition.

• 전력전자학회논문지
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• 제7권4호
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• pp.332-338
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• 2002

토카막 장치의 초전도 코일에 사용되는 전원 공급장치는 초대형급(20kA) 직류 전원 공급기로서 빠른 전류제어 응답성과 매우 작은 정상상태 리플이 필수적이다. 특히 역전류 공급이 가능한 회생형 컨버터의 운전중 전류 방향이 바뀌는 순간에도 전류기준값을 잘 추종하는 것이 중요하다. 이러한 조건들을 만족시키기 위하여 입력측에 2중 출력($\Delta$, Y)를 갖는 변압기와 출력단에 상간변압기(interphase transformer, IPT)를 이용한 12펄스 싸이리스터 듀얼 컨버터를 설계, 제작하였다. 각 컨버터에서 출력되는 전류의 합이 부하전류 지령치를 따르도록 제어하는 동시에 차 전류의 평균값이 영이 되도록 함으로써 각 컨버터의 부하 분담율을 일정하게 하여 상간 변압기의 포화를 방지한다. 대전류 코일 전류 공급장치의 양방향 전류 제어 성능을 높이기 위하여 위상각 검출 및 게이팅 지연각 구현을 디지털화하고 컨버터 전류방향 정역절환시 초기 응답특성을 개선하는 방법을 제안하였다. 또한 시뮬레이션과 실부하 전류실험을 통해 제안된 제어기의 동작성능을 확인하였다.

• Safety and Health at Work
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• 제8권2호
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• pp.189-197
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• 2017

Background: Despite the recent efforts to prevent industrial accidents in the Republic of Korea, the industrial accident rate has not improved much. Industrial safety policies and safety management are also known to be inefficient. This study focused on dynamic characteristics of industrial safety systems and their effects on safety performance in the Republic of Korea. Such dynamic characteristics are particularly important for restructuring of the industrial safety system. Methods: The effects of damping and elastic characteristics of the industrial safety system model on safety performance were examined and feedback control performance was explained in view of cost and benefit. The implications on safety policies of restructuring the industrial safety system were also explored. Results: A strong correlation between the safety budget and the industrial accident rate enabled modeling of an industrial safety system with these variables as the input and the output, respectively. A more effective and efficient industrial safety system could be realized by having weaker elastic characteristics and stronger damping characteristics in it. A substantial decrease in total social cost is expected as the industrial safety system is restructured accordingly. Conclusion: A simple feedback control with proportional-integral action is effective in prevention of industrial accidents. Securing a lower level of elastic industrial accident-driving energy appears to have dominant effects on the control performance compared with the damping effort to dissipate such energy. More attention needs to be directed towards physical and social feedbacks that have prolonged cumulative effects. Suggestions for further improvement of the safety system including physical and social feedbacks are also made.

• 전기학회논문지P
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• 제63권4호
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• pp.290-294
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• 2014

PID(Proportional, Integral, Derivative) controller is the most popular process controllers in nuclear power plants. The optimized parameter setting of the process controller contributes to the stable operation and the efficiency of the operating nuclear power plants. PID parameter setting is tuned when new process control systems are installed or current process control systems are changed. When the nuclear plant is shut down, a lot of PID tuning methods such as the Trial and Error method, Ultimate Oscillation method operation, Ziegler-Nichols method, frequency method are used to tune the PID values. But inadequate PID parameter setting can be the cause of the unstable process of the operating nuclear power plant. Therefore the results of PID parameter setting should be simulated, optimized and finally verified. This paper introduces the simulation method of PID tuning to optimize the PID parameter setting and confirms them of the actual PID controller in the operating nuclear power plants. The simulation method provides the accurate process modeling and optimized PID parameter setting of the multi-loop control process in particular.