• 한국지능시스템학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.536-541
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• 2015

본 논문은 실내에서 미니드론의 영상기반 자동 비행 및 이 착륙 제어시스템을 제안한다. 천정 카메라와 지면에 마커가 있는 환경에서 미니드론의 자동 비행 제어시스템을 구성하였다. 천장에 설치된 카메라영상을 기반으로 착륙 위치와 드론을 인식할 뿐만 아니라 드론의 움직임을 추적한다. PC서버는 드론의 위치를 계산하여 드론에 제어 명령을 전송한다. 드론의 비행 제어기는 상태 머신 기법, PID 제어와 웨이포인트-위치 제어기법을 사용하여 구현하였다. 실제 미니드론을 사용하여 제안한 자동제어시스템을 검증하였다. 바닥의 마커를 인식하여 ㄱ, ㄷ, ㅁ자 등의 특정 형상의 궤적을 따라 비행하는 것을 실험으로 확인하였으며, 높이의 차이가 있는 두 개의 착륙지점에도 착륙하는 실험에서도 우수한 성능을 보여 주었다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제29권3호
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• pp.9-18
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• 2020

대규모 화력 발전소 제어용 시뮬레이터 개발은 급수/증기 계통, 공기/연소가스 계통, 미분탄 계통 및 터빈/발전기 계통으로 구성되며, 기계적인 터빈/발전기를 제외하고 모든 계통에 대하여 모델링이 가능하다. 현재까지 화력발전의 일부 계통에 대한 신경망 시뮬레이터 개발에 대한 시도는 있었으나 전체 계통에 대한 시뮬레이터 개발은 완성된 적이 없다. 특히 모든 발전사의 핵심 기술 개발중 하나인 오토튜닝은 정확도가 높은 모든 계통에 대한 모델링이 완성되어야 이룰 수 있는 기술이다. 이에 본 논문은 신경망 알고리즘을 이용하여 시스템을 설계할 경우 가장 핵심인 입출력 관계에 대한 변수를 모든 계통에 대하여 정의하였다. 시뮬레이션을 수행한 결과 실제 보일러 계통의 95~99% 이상 정확도를 보임에 따라 본 시뮬레이터에 현장 PID 제어기를 결합할 경우 고장진단이나 오토튜닝에 활용 가능할 것이다.

• 한국항행학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.574-579
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• 2016

쿼드로터는 일반 무인항공기와 달리 구조가 단순하고 그 활용 가치가 매우 높아 많은 사람들의 관심을 받고 있다. 하지만 드론에 대한 관심이 높아짐에 따라 항공 안전사고 또는 분실에 대비한 비행체의 안정성과 위치파악의 중요성이 대두되고 있다. 따라서 본 논문에서는 쿼드로터의 모델링을 수식적으로 유도하여 이를 선형화시켜 간단한 제어기로 모델을 안정화시키고 다양한 센서로부터 얻은 데이터를 필터를 거쳐 기울어진 정도를 파악하여 보다 안정한 호버링이 가능한 추적 시스템을 제안하였다. 개발된 추적시스템은 비행 중인 쿼드로터의 위치를 컴퓨터로 전송해 이를 경로로 나타내어 비행경로를 파악할 수 있고 비행속도, 고도 등의 다양한 정보를 동시에 확인할 수 있게 하였다. 그리고 실제 쿼드로터에 사용되는 센서는 외란과 진동에 의해 정확한 센서 값을 측정할 수 없기 때문에 칼만필터와 상보필터를 통한 센서 결합으로 이를 극복하여 쿼드로터 호버링의 안정성을 PID 제어를 통해 구현하였다. 이를 모의 실험을 통하여 쿼드로터의 속도, 위치, 고도 등의 다양한 정보를 실시간으로 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.3873-3879
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• 2010

서비스 로봇은 사람이 생활하는 환경에서 동작한다. 이런 환경에서는 일반적인 휠베이스 모빌러티(Mobility) 방식의 이동로봇은 동적인 장애물과 정적인 장애물에 둘러싸여 있으므로 로봇의 움직임에 있어 자유로운 주행에 제약을 받게 된다. 이것은 소위 비홀로노믹(Non-Holonomic) 시스템 특성으로 주행 중인 이동로봇은 장애물을 만나면 별도의 조향장치를 사용하거나 차동 휠 구조 로봇의 회전 과정을 수행한 후 이동하고자 하는 방향으로 진행할 수 있다. 이런 장애물을 신속하게 회피하려면 홀로노믹(Holonomic) 시스템 특성이 필요하다. 홀로노믹 시스템은 별다른 회전과정 없이 단순히 좌우로 이동만 하면 된다. 이러한 특성으로 민첩하게 주행할 수 있고 좁은 공간에서 비홀로노믹 로봇보다 효율적이고 자유로운 주행이 가능하다. 그러므로 본 논문에서는 세 개의 옴니휠(Omni-wheels)을 사용한 홀로노믹 이동로봇 시스템을 개발한다. 세 개의 옴니휠을 사용한 이동로봇의 동역학과 모터 비선형 운동방정식을 고려한 정밀한 비선형 동역학 모델을 유도하여 제시한다. 유도된 식을 통해 각각의 모터 속도를 계산하고. 기본 속도제어기로는 PID방식을 사용한다. 그런데, 옴니휠을 이용한 홀로노믹 이동로봇의 추적제어는 정확한 방위각 센싱 데이터와 기준값(Reference Value)을 필요로 한다. 방위각 센싱은 부정확성과 불확실성(Uncertainty)을 갖는다. 부정확성은 센서 시스템의 노이즈와 얼라이어싱(Aliasing)으로 인하여 발생하고, 불확실성은 모바일 로봇의 왜란(Disturbance)과 미끄러짐(Slip)으로 발생한다. 본 논문에서는 퍼지 논리 추론에 의한 퍼지 방위각 추정기(Estimator)를 개발하여 방위각 제어의 새로운 개념을 제시한다. 끝으로, 퍼지 방위각 추정을 이용한 세 개의 전 방향 바퀴 구조의 이동로봇이 실시간으로 제어되는 실험을 통하여 이동로봇 시스템의 성능을 분석한다.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제5권1호
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• pp.35-42
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• 2016

Developments in power electronics have enabled the widespread application of Pulse Width Modulation (PWM) inverters, notably for connecting renewable systems to the grid. This study demonstrates that a high-quality power can be achieved using a stand-alone inverter, whereby the comparison between the power quality of the stand-alone inverter with battery storage (off-grid) and the power quality of the utility network is presented. Multi-loop control techniques for a single phase stand-alone inverter are used. A capacitor current control is used to give active damping and enhance the transient and steady state inverter performance. A capacitor current control is cheaper than the inductor current control, where a small current sensing resistor is used. The output voltage control is used to improve the system performance and also control the output voltage. The inner control loop uses a proportional gain current controller and the outer loop is implemented using internal model control proportional-integral-derivative to ensure stability. The optimal controls are achieved by using the Sisotool tool in MATLAB/Simulink. The outcome of the control scheme of the numerical model of the stand-alone inverter has a smooth and good dynamic performance, but also a strong robustness to load variations. The numerical model of the stand-alone inverter and its power quality are presented, and the power quality is shown to meet the IEEE 519-2014. Furthermore, the power quality of the off-grid system is measured experimentally and compared with the grid power, showing power quality of off-grid system to be better than that of the utility network.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 추계학술대회 논문집(제1권)
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• pp.405-413
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• 2006

본 논문에서는 비선형 동적 마찰 성분을 효과적으로 보상하고 적응적으로 제어함으로써 차세대 항만 자동화 이송시스템으로 주목받고 있는 LMTT(linear motor-based transfer technology)의 위치 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다. 셔틀카(shuttle car)와 컨테이너들의 다양한 중량과, 이로 인해 발생하는 동적 마찰 특성 파라미터들을 정확하게 추정할 수 있는 관측기를 설계하였다. 적응 backstepping 제어 기법을 적용하여 시스템이 안정하게 제어될 수 있도록 하는 제어기를 설계하였다. 시스템은 변화하는 환경에 대하여 높은 적응성을 가질 수 있어 여러 종류의 부하는 물론 마찰 특성의 변화에도 양호한 제어 특성을 유지할 수 있었다. 제안한 제어시스템의 타당성을 보여주기 위해 축소된 형태의 LMTT 시뮬레이터를 제작하여, 이에 대해 시뮬레이션과 실험만을 수행하여 제안하는 방법의 타당성과 실현성을 입증하고자 하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제31권1호
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• pp.55-64
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• 2007

일반적으로 서보 제어 시스템에서 비선형 동적 특성을 갖는 마찰력은 제어기 성능에 악영향을 미친다. 특히, 선형으로 고려된 시스템에 제어기 이득을 잘 설계한다 하더라도 마찰 현상에 포함된 동적으로 변화하는 dead zone에 의한 정상상태 오차 및 리미트 사이클(limit Cycle) 등을 야기한다. 따라서, 본 논문에서는 비선형 동적 마찰 성분을 효과적으로 보상하고 적응적으로 제어함으로써 차세대 항만 자동화 이송시스템으로 주목받고 있는 LMTT(linear motor-based transfer technology) 시스템의 위치 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다. 본 제어대상은 셔틀카(shuttle car)와 컨테이너들의 다양한 중량과, 이로 인해 발생하는 동적 마찰 특성 파라미터들의 변화가 발생하므로 마찰력 내부 파라미터들의 추정이 요구된다. 제안하는 방법은 적응 backstepping 제어 기법으로 시스템이 안정하게 제어될 수 있는 조건으로 내부 파라미터 추정기를 설계하여 비선형 동적 마찰력을 보상하도록 하였다.

• 농업과학연구
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• 제47권1호
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• pp.43-58
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• 2020

Mulching plastic is used for the purpose of maintaining soil temperature, moisture, and weed and pest prevention in agriculture. Any remaining plastic after use may contaminate the soil and damage crop growth. To solve this problem, mulching plastic wrappers have been studied and developed, but the actual use rate is quite low due to their poor performance and frequent tearing of the plastic on the field. In this study, we developed a tractor attachable mulching plastic wrapper to minimize the tearing of the mulched plastic. The developed mulching plastic wrapper consists of hydraulic motors and pumps, valves, a microcontroller, and sensors. The collecting speed of the plastic mulch was calculated considering the tractor's travel speed and the radius of the collecting drum. A proportional controller was designed to control the rotating speed of the hydraulic motor as the plastic was wound around the collection drum and the radius increased. The performance of an indoor experiment was quite promising because the difference between the collecting speed predicted by the calculation and the actual collecting speed was 2.71 rpm. Based on a field verification test, the speed difference was max. 14.28 rpm; thus, the, proportional integral derivative (PID) controller needs to be considered to control the drum speed precisely. Another issue was found when the soil covered at the edge of the plastic was hardened or the road surface was uneven, the speed control was unstable, and the plastic was torn. In future research, vibrational plows will be equipped to break-up the harden soil for collecting the plastic smoothly.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.15-24
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• 2015

상전도흡인식 자기부상열차는 전자석의 전류를 조정하여 차량과 선로 사이의 간극(공극)을 일정하게 유지한다. 이러한 능동현가장치를 사용하는 자기부상열차에 있어서는 다양한 외란에도 불구하고 부상제어기를 이용한 부상공극을 허용하는 범위 내로 유지하는 것이 핵심기술 중의 하나이다. 특히 차량과 유연한 가이드웨이 사이의 동적상호작용에 의해 발생되는 진동은 저속 및 정지상태에서 부상안정성을 방해하는 중요한 요인으로 작용한다. 본 논문에서는 가이드웨이의 유연성에도 강인한 부상제어기를 개발하기 위하여 차량과 유연 가이드웨이 사이의 연성 동역학 모델을 개발하고, 전자석 및 부상제어기도 포함시키는 통합모델링을 제안하였다. 개발된 통합동역학 모델을 이용하여 가이드웨이의 유연성을 고려한 부상공극 시뮬레이션을 수행하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.205-215
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• 2004

The characteristic ratio assignment (CRA) method〔1〕 is new polynomial approach which allows to directly address the transient responses such as overshoot and speed of response time in time domain specifications. The method is based on the relationships between time response and characteristic ratios($\alpha_i$ ) and generalized time constant (T), which are defined in terms of coefficients of characteristic polynomial. However, even though the CRA can apply to developing a linear controller that meets good transient responses, there are still some fundamental questions to be explored. For the purpose of this, we have analyzed several sensitivities of a linear system with respect to the changes of coefficients itself and $\alpha_i$ of denominator polynomial. They are (i) the unnormalized root sensitivity : to determine how the poles change as $\alpha_i$ changes, and (ii) the function sensitivity to determine the sensitivity of step response to the change of o, and to analyze the sensitivity of frequency response as o, changes. As an other important result, it is shown that, under any fixed T and coefficient of the lowest order of s in denominator, the step response is dominantly affected merely by $\alpha_1, alpha_2 and alpha_3$ regardless of the order of denominator higher than 4. This means that the rest of the$\alpha_i$ s have little effect on the step response. These results provide some useful insight and background theory when we select $\alpha_i$ and T to compose a reference model, and in particular when we design a low order controllers such as PID controller.