본 논문에서는 시변 시간지연을 가지는 특이시스템에 대한 보장비용 상태제환 제어기 설계방법을 제시한다. 보장비용 제어기가 존재할 충분조건과 보장비용 제어기 설계방법 및 보장비용 함수의 상한치를 구하는 최적화 문제를 선형행렬부등식, 특이치 분해(singular value decomposition), 슈어 여수(Schur complements) 정리, 변수 치환 등에 의하여 제시한다. 구한 충분조건은 선형행렬부등식의 형태로 되기 때문에 보장비용 제어기의 이득과 보장비용 함수의 상한치를 포함하는 충분조건의 모든 해를 동시에 구할 수 있다, 또한, 제안한 알고리듬을 이용하면 변수 불확실성과 시변 시간지연을 동시에 가지는 특이시스템에 대한 강인 보장비용 제어기 설계문제에도 쉽게 확장됨을 보인다. 마지막으로, 제안한 알고리듬의 타당성을 수치예제를 통하여 확인한다.
This paper introduces an effective system design method to develop a customer oriented product using a design optimization process and to select a set of critical design paramenters,. The process results in the development of a successful product satisfying customer needs and reducing development risk. The proposed scheme adopted a five step QFD(Quality Function Deployment) in order to extract design parameters from customer needs and evaluated their priority using risk factors for extracted design parameters. In this process we determine critical design parameters and allocate them to subsystem designers. Subsequently design engineers develop and test the product based on these parameters. These design parameters capture the characteristics of customer needs in terms of performance cost and schedule in the process of QFD, The subsequent risk management task ensures the minimum risk approach in the presence of design parameter uncertainty. An application of this approach was demonstrated in the development of weld quality monitoring system. Dominant design parameters affect linearity characteristics of weld defect feature vectors. Therefore it simplifies the algorithm for adopting pattern classification of feature vectors and improves the accuracy of recognition rate of weld defect and the real time response of the defect detection in the performance. Additionally the development cost decreases by using DSP board for low speed because of reducing CPU's load adopting algorithm in classifying weld defects. It also reduces the cost by using the single sensor to measure weld defects. Furthermore the synergy effect derived from the critical design parameters improves the detection rate of weld defects by 15% when compared with the implementation using the non-critical design parameters. It also result in 30% saving in development cost./ The overall results are close to 95% customer level showing the effectiveness of the proposed development approach.
이 연구에서는 Quantitative Feedback Theory(QFT) 기법을 이용한 승용디젤엔진의 커먼레일 압력제어 알고리즘을 제안하였다. 커먼레일 압력모델의 입력과 출력은 각각 Pressure Control Valve(PCV) 구동전류와 커먼레일 압력으로 정의하였고, Metering Unit(MeUn)이 커먼레일 압력에 미치는 영향은 모델 파라미터 불확실성으로 정의하였다. QFT 기법은 이러한 모델의 불확실성에 대하여 강건하면서도 정량적 요구사항을 만족할 수 있는 제어알고리즘 설계방법을 제시한다. 제안된 커먼레일 압력제어기는 목표 레일압력 추종성능과 안정성능이 확보되었으며, 인젝터에 의한 연료분사가 커먼레일 압력에 미치는 영향을 줄이기 위하여 외란제거성능(Disturbance Rejection)이 고려되었다. 설계된 제어 알고리즘은 엔진 동력계 실험을 통하여 검증하였으며, MeUn 구동전류와 연료분사량의 급격한 변화에 따른 제어알고리즘의 강건성과 외란제거성능을 검증하였다.
This paper presents a robust air-to-fuel ratio (AFR) control algorithm for managing exhaust gas recirculation (EGR) systems. In order to handle production tolerance, deterioration and parameter-varying characteristics of the EGR system, quantitative feedback theory (QFT) is applied for designing the robust AFR control algorithm. A plant model of EGR system is approximated by the first order transfer function plus time-delay (FOPTD) model. EGR valve position and AFR of exhaust gas are used as input/output variables of the plant model. Through engine experiments, parameter uncertainty of the plant model is identified in a fixed engine operating point. Requirement specifications of robust stability and reference tracking performance are defined and these are fulfilled by the following steps: during loop shaping process, a PID controller is designed by using a nominal loop transmission function represented on Nichols chart. Then, the frequency response of closed-loop transfer function is used for designing a prefilter. It is validated that the proposed QFT-based AFR control algorithm successfully satisfy the requirements through experiments of various engine operating points.
사면의 안정성 분석에 결정론적인 방법이 최근까지 많이 사용되어 왔으나, 암반의 불확실성과 가변성을 고려하는 확률론적인 방법이 더욱 효과적인 것으로 알려지면서 확률론적인 방법의 사용이 점차 증가하는 추세이다. 그러나 현재까지의 방법들은 절리의 특성이나 암반의 풍화 특성 등과 같은 암반의 특성이 사면 전체에서 균질한 것으로 가정하고 있으며, 암반 사면의 파괴에 가장 결정적인 변수인 절리의 연장성을 고려하지 않은 상태에서 안전율 혹은 파괴확률을 계산하여 사면의 안정성을 분석하고 있어서 정확한 사면 안정성 분석에 한계를 보이고 있는 실정이다. 이 연구에서는 모델 사면을 설정한 후, 사면이 균질하다고 가정한 경우와 사면을 암반 및 절리의 상태에 따라 구역으로 분할한 경우의 파괴확률을 계산하여 비교하였고, 또한 위의 각각의 경우에 절리의 연장성을 변수로 고려한 파괴확률을 계산하였다. 또한 강원도 홍천군에 위치한 사면을 구역으로 분할한 후 절리의 연장성을 고려한 파괴확률을 계산하여 모델 분석의 적용성을 검증하였다.
Purpose: Probabilistic safety analysis was performed to enhance the safety and reliability of nuclear power plants because traditional deterministic approach has limitations in predicting the risk of failure by crack growth. The study introduces a probabilistic approach to establish a basis for probabilistic safety assessment of passive components. Methods: For probabilistic modeling of fatigue crack growth rate (FCGR), various FCGR tests were performed either under constant load amplitude or constant ${\Delta}K$ conditions by using heat treated X-750 at low temperature with adequate cathodic polarization. Bayesian inference was employed to update uncertainties of the FCGR model using additional information obtained from constant ${\Delta}K$ tests. Results: Four steps of Bayesian parameter updating were performed using constant ${\Delta}K$ test results. The standard deviation of the final posterior distribution was decreased by a factor of 10 comparing with that of the prior distribution. Conclusion: The method for developing a probabilistic crack growth model has been designed and demonstrated, in the paper. Alloy X-750 has been used for corrosion fatigue crack growth experiments and modeling. The uncertainties of parameters in the FCGR model were successfully reduced using the Bayesian inference whenever the updating was performed.
본 논문에서는 blu-ray 디스크 드라이버의 트랙킹 서보시스템에 대하여 플랜트와 제어기의 불확실성을 보상하는 견실비약성 $H^{\infty}$ 상태궤환 제어기 설계방법을 제안한다. 플랜트와 제어기의 불확실성을 매개변수화 선형행렬부등식(PLMI: parameterized linear matrix inequality)을 이용하여 구조화된 불확실성의 형태로 표현하며, Lyapunov 함수를 이용하여 구조적인 제어기의 이득섭동을 고려한 견실비약성 $H^{\infty}$ 상태궤환 제어기가 존재할 충분조건 및 제어기 설계방법을 PLMI의 형태로 제안한다. 또한, 완화기법(relaxation technique)을 통하여 PLMI를 유한개의 LMI의 형태로 변환하여 견실하고 최적화된 제어기 이득과 제어기 섭동 범위를 계산하고, 모의실험을 통해서 제시된 제어기의 타당성 및 견실성(robustness)과 비약성(non-fragility)을 검증한다.
최근 현실 세계의 불확실한 환경을 극복하기 위한 방법 중 하나로 베이지안 네트워크(Bayesian network, BN)가 부각되고 있다. BN의 파라메터 학습은 주어진 평가 척도에 따라 데이타의 훈련집합에 가장 잘 부합되는 네트워크 파라메터를 구하는 것으로, BN 설계에 드는 시간과 노력을 줄이기 위해 연구되어 왔다. 기존의 오프라인 학습은 학습에 필요한 충분한 양의 데이타를 모으기에는 많은 노력과 시간이 필요하다. 또한 현실세계는 불완전성을 포함하고 있어 완전한 데이타를 얻기 힘들다. 본 논문에서는 불완전한 데이타로부터 온라인으로 BN 파라메터를 학습하는 방법을 제안한다. 이 방법은 불완전한 데이타로부터 학습이 가능하도록 하여 학습의 유연성을 높이고, 실시간 학습을 통해 변화하는 환경에 대한 적응성을 높인다. Cohen 등이 제안한 온라인 파라메터 학습방법인 Voting EM 알고리즘과 비교 실험한 결과, 완전한 데이타를 가지고 학습한 경우에는 동일한 학습 결과를, 그리고 불완전한 데이타의 경우에는 보다 나은 학습 결과를 얻었다.
본 연구의 목적은 풍동시험을 통해 회전발사체에서 발생하는 동적 마그너스 효과를 실험적으로 측정하는데 있었으며, 이를 위해 약 12,000 rpm으로 회전하는 155-mm 회전발사체 실험모형에 작용하는 마그너스 특성의 측정을 위한 고속풍동실험을 국방과학연구소 삼중음속풍동에서 수행하였다. 실험시의 마하수는 0.7~2.0까지였으며 이때의 받음각 구간은 -4~+10 deg이었다. 풍동실험 측정기법의 유효성 평가를 위해 동일형상 모형에 대해 기 수행하였던 마그너스 측정결과와의 비교검토를 수행하였으며, 기존 연구결과들과 잘 부합됨을 확인하였다.
이 논문은 중대사고가 발생하였을때 운전원에 의하여 사고관리 방안을 수행하는 경우 그 실현성(Feasibility)을, 평가하는데 사용할 수 있는 새로운 시간의존적 신뢰도 분석방법을 제시하였다. 이 방법은 성능요구 (Performance Requirement)와 성능성취 (Performance Achievement)의 상관관계의 개념을 이용하는 신뢰도물리(Reliability Physics)와 모든 시간의존적 사고경위를 도출하는 동적사건수목 생성방법에 기초하고있다. 신뢰도물리는 성능요구변수와 성능성취변수의 비교를 이용한 신뢰도분석방법인 반면 동적사건수목 생성방법은 바람직한 해를 얻을 때까지 모든 가능한 사고경위를 도출해 내는 방법이다. 이 방법론을 정전사고시 참조원전의 공동에 비상화재시스템을 이용하여 물을 공급하는 공동범람사고관리 방안에 적용시켰다. Latin Hypercube Sampling 방법은 성능요구변수의 불확실성을 평가하는데 사용되었다. 제시된 방법론은 사고시 필요한 운전원의 방안수행 성공가능성을 평가하는데 사용될 수 있을 뿐만 아니라 궁극적으로 사고관리 절차서 개발에 도움이 될 수 있음을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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