초음파는 초음파 가공기나 초음파 세척기 등에 많이 이용되고 최근 액추에트로서 초음파 전동기가 주목을 받고 있다. 압전 혹은 자기비틀림 효과를 이용하여 얻는 초음파 진동기는 전기-기계 변환효율이 다른 수단에 비하여 매우 높으므로 이것을 이용하여 얻는 초음파 진동은 왕복운동에서 직선 혹은 회전운동으로 변환시키는 연구가 행해지고 있다. 본 연구에서는 진행파 방식의 초음파 전동기를 중심으로 그 회전 원리를 이해하고 모델링 하였다. 외란에 대하여 강인한 제어방식으로 알려져 있는 가변구조제어의 이론을 이해고 회전형 진행파 방식의 초음파 전동기를 이용한 가변구조, 제어에 의한 서보계를 설계한다. 이때 제어방법은 속도패턴을 미리 정하여 두고 그 패턴에 따라 슬라이딩 모드를 사용하여 속도를 제어하여 위치를 제어하는 것이다. 초음파 전동기의 가변구조제어에 의한 위치제어를 컴퓨터 시뮬레이션으로 검토하고 제어 파라미터를 결정하였다. 그리고 인터페이스 보드를 제작하고 컴퓨터와 전동기를 접속하여 실제 제어 알고리즘을 이용하여 초음파 전동기의 제어 실험을 행하였다.
일반적으로 가변구조제어는 외란과 변수 변화에 대해 강인한 특성을 가지지만 제어기 설계자는 이러한 값들에 대한 상한 값과 하한 값을 알아야한다. 그러나 때로는 이러한 상한 값과 하한 값을 얻는다는 것은 쉽지가 않다. 이에 반해 퍼지제어기는 외란과 변수 변화에 대한 제어기 설계에 있어서 효과적인 방법을 제공한다. 따라서 퍼지제어기와 가변구조제어기가 가지는 장점들을 결합하는 연구가 진행되어져 왔다. 본 논문에서는 리칭페이저가 존재하는 기존의 슬라이딩모드제어기를 이용하는 방법 대신 리칭페이저를 제거하여 전 구간 강인한 적응 퍼지 가변구조제어기를 설계하였다. 제안된 제어 알고리듬은 BLDC 전동기의 위치제어기로 사용하였으며, 그 타당성을 입증하였다.
가변구조제어는 외란과 시스템의 변수 변화에 대해 강인한 특성을 가지며, 그 상한값만 안다면 체계적이고도 쉽게 제어기를 설계할 수 있는 특성이 있다. 그러나 외란과 시스템의 변수 변화의 상한값을 알기란 그렇게 쉽지만은 않다 이에 반해 퍼지제어기는 외란과 변수 변화에 대한 정확한 정보가 없는데도 불구하고 제어기 설계에 있어서 효과적인 방법을 제공한다. 따라서 퍼지제어기와 가변구조제어기가 가지는 장점들을 결합하는 연구가 진행되어져 왔다. 일반적으로 가변구조제어기는 리칭페이저가 존재하며, 이 구간에서는 강인성을 보장학 수가 없다. 본 논문에서는 적응 알고리듬을 사용한 전 구간이 강인한 리칭페이저가 존재하지 않는 적응퍼지가변구조제어기를 설계하였다. 제안된 제어 알고리듬을 사용하여 BLDC 전동기의 위치제어기를 설계하였으며, 실험을 통하여 그 타당성을 입증하였다.
본 논문에서는 UHF TV방송 전 대역 Ch.14(473MHz)$\sim$Ch.69(803MHz)까지의 모든 채널에서 동작하는 유도결합구조의 RF동조회로를 설계하였다. 기존 자기결합구조의 RF동조회로는 PCB 양면을 사용하여야 하고 수작업으로 Air Coil 간격을 조절해야만 한다. 부품의 집적화와 양산 효율성 측면에서 자기결합구조의 단점을 해결할 수 있도록 하기 위해 본 논문에서 제안한 유도결합구조는 수동부품인 칩인덕터와 칩커패시터 및 가변용량 다이오드만을 사용하여 RF동조회로를 설계하였다. 칩인덕터는 Air Coil에 비해 낮은 소자 Q값을 가진다. 상대적으로 낮은 Q값을 갖는 칩인덕터를 사용하기 때문에 이를 보완하기 위해 Peaking용 칩인덕터를 설계 디자인에 적용하였다. 가변형 대역통과필터로 동작하기 위해 자기결합구조와 동일하게 가변용량 다이오드를 이용하였다. UHF TV방송 전 대역(470$\sim$806MHz)에서 -2.88 $\sim$ -3.97dB의 삽입손실 특성 및 -8dB 이상의 반사손실 특성과 330MHz의 중심주파수 변화 범위를 갖는다. 현재 상용중인 지상파 튜너에 적용되고 있는 자기결합구조의 RF동조회로를 대치하여 적용될 수 있을 것이다.
본 논문에서는 다시점 동영상 부호화를 위한 참조 소프트웨어의 부호화기 성능을 높이기 위해 가변형 다시점GOP 예측 구조로 부호화 하는 방법을 제안한다. 다시점 동영상 부호화를 위한 참조 소프트웨어에서는 고정된 시공간 예측구조를 사용하여 다시점 동영상을 부호화한다. 그러나 다시점 동영상 부호화의 성능은 영상의 특성에 따라 예측 부호화 구조를 가변적으로 변경하는 것에 영향을 받는다. 따라서 다시점 동영상의 전역 변이를 이용하여 부호화의 기준 시점을 정하고 카메라 간의 간격을 고려하여 B-픽쳐의 개수를 조절하여 영상의 특성에 따라 다시점 동영상의 부호화 단위인 다시점GOP 예측 구조를 가변적으로 적용하는 방법을 제안한다. 실험 결과에서 제안된 가변형 다시점GOP 예측구조의 부호화 방법이 기존의 참조 소프트웨어보다 우수한 성능을 보여줌을 확인하였다. 제안 예측 부호화 구조는 기존의 부호화 구조와 비교하여 7.1%의 비트량 감소를 보였다.
본 논문에서는 선형증폭기에 사용되는 가변 위상제어기를 PBG 천이격자를 이용해 설계 및 제작하였다. 주파수 대역은 향후 가입자 증대에 따른 증폭기의 선형성 요구에 대응하기 위해서 5.8GHz 무선랜 주파수 대역을 사용하였다. 기존 선형증폭기에 사용되는 가변 위상제어기는 혼합 형태를 가지고 있어서 선형증폭기의 부피증가 요소가 되었다. 본 논문에서 설계된 천이격자 PBG구조는 PBG구조 중 일부의 격자길이를 조절함으로써 최대 80o의 가변위상을 얻을 수 있었다. 제작된 천이격자 PBG구조는 상용되는 증폭기 신호제거 부분에 적용되어 주신호의 제거를 측정할 수 있었다.
녹색기술 및 친환경 공정의 필요성이 급증함에 따라 재료이용률 향상을 지향하는 차세대 압출공정의 대두가 필요하게 됨에 따라 유압 CNC(Servo) 제어를 이용한 가변단면 압출기술을 개발하게 되었다. 이러한 가변단면 압출(Varied section extrusion, VSE)기술은 공정 중에 압출구를 빠져 나가는 소재의 단면 형상을 변화시켜 재료이용률을 향상을 도모하였으며, 후가공 공정의 생략도 가능하여 국내 압출업체의 생산원가 절감 및 글로벌 기술경쟁력 확보에 큰 도움을 줄 수 있을 것이다. 아직은 소수의 선진국에서 시도한바 있으나 양산품 적용에는 생산원가 및 생산속도, 상품성 등에 문제가 있어 자동차 부품 적용에 한계를 보이고 있는 기술이다. 따라서 본 연구팀이 가변단면 압출용 금형을 포함한 최적의 압출공정 및 양산성 문제의 해결점을 거의 확보하고 있는 단계로 세계를 선도하는 리딩기술(Leading technology)을 보유하게 됨으로써 국가의 기술경쟁력 향상에 중요한 역할을 수행할 수 있을 것이다. 본 연구의 내용을 요약하여 정리해 보면 첫째로는 CNC 제어 가변단면 압출공정에 대하여 자세하게 소개하고 특징 및 장 단점을 설명하였으며, 자동차 부품군에로의 적용에 많은 이점들을 갖고 있음을 설명하였다. 두 번째로는 가변단면 압출을 위한 이동 금형(Moving die)부품을 갖는 구조의 압출금형에 관하여 기존의 압출금형과 비교하여 설명하였으며, 가변단면 압출용 금형의 구조 및 메커니즘의 최적화를 이루고자 하였다. 세 번째로는 가변단면 압출공정을 실현하기 위한 CNC 제어 압출시스템에 대하여 간략히 설명하였다. 네 번째로는 자동차 부품 적용을 위한 정밀 압출공정으로서 가변단면 압출공정에 대하여 유한요소해석을 통하여 가변단면 압출공정 변수 및 금형 변수 등에 대한 엄격한 검토를 선행적으로 수행하여 양산성 확보를 위한 정보들을 분석 정리하였다. 끝으로는 세 가지 단면형태를 갖는 가변단면 압출제 시제품에 대하여 CNC 제어 가변 단면 압출공정의 상용화 가능성을 확인 적용성 검토를 완료하였다. CNC 제어 가변단면 압출기술은 압출공정에 있어서 많은 경험과 기술적 검토가 선행되어져야 하는 고부가가치 성형공정으로써 재료 이용률을 획기적으로 향상시킬 수 있는 압출공법으로 향후 자동차 부품 뿐만아니라 다양한 알루미늄 제품군에 적용이 가능하다고 판단된다.
본 논문은 철근 콘크리트 구조물의 비탄성 해석을 수행하기 위하여 개발된 9절점 퇴화 쉘 요소에 대하여 기술하였다. 개발된 쉘 유한요소는 퇴화고체기법과 함께 구조물에서 발생하는 횡 전단 변형효과를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin (RM)가정을 도입하였다. RM가정을 바탕으로 한 퇴화 쉘 요소는 쉘의 두께가 얇거나, 즉 종횡비가 작거나, 균일하지 않은 유한요소망을 사용할 경우 구조물의 강성이 과대하게 계산되는 강성과대현상(Locking phenomenon)이 나타나게 된다. 강성과대현상은 선택적 감차 적분, 비 적합 모드, 가변형도 등을 사용하여 개선하는데 특히 가변형도법에 바탕을 둔 대체변형도는 많은 유한요소에 성공적으로 적용되어 왔다. 그러나 이와는 대조적으로 콘크리트의 비탄성 해석에 가변형도법을 도입하고 그 성능을 조사한 사례는 매우 적다. 따라서 본 연구에서는 가변형도법과 미시적 재료모델을 바탕으로 RM 쉘 요소를 정식화하고 미를 유한요소프로그램으로 개발하였다. 개발된 철근 콘크리트 쉘 요소의 성능은 수치예제를 통하여 검증하였다. 수치예제로부터 개발된 쉘요소를 이용하여 구해진 해석결과가 실험결과 또는 다른 해석결과에 근접함을 알 수 있다.
본 논문에서는 가변 데이터 전송 가능한 텔레메트리 송신기의 구조에 대해 연구하였다. 가변 데이터 전송을 위하여 가변 컷오프 특성을 가지는 VPMF (variable pre-modulation filter)와 가변입력 샘플레이트 변환기 (variable input sample rate converter)가 결합된 구조를 제안한다. VPMF는 일반적인 PMF (pre-modulation filter)와 동일하게 변조 전 신호의 고주파 성분을 억제하여 RF (radio frequency)신호의 대역을 제한하는 특성을 지니며, 추가적으로 입력 데이터율에 따라 가변 컷오프 특성을 갖는다. 가변입력 샘플레이트 변환기는 입력 데이터율 변경 시 추가적인 구조변경 없이 입력 데이터율과 무관하게 출력을 일정한 샘플링 속도로 변환하는 기능을 갖는다. 추가적으로 실시간 변화하는 데이터양에 대응하기 위해 VPMF와 가변입력 샘플레이트 변환기를 능동적으로 제어하는 소프트웨어 프로그램 기법을 제안한다. 제안 방법을 적용하여 시뮬레이션과 실제 제작을 통하여 입력 데이터율 390 kbps ~ 25 Mbps 범위에서 IRIG (inter-range instrumentation group) 표준의 99% 전력 대역폭, null-to-null 대역폭, 1st IMD (inter modulation distortion) 비교 결과 규격을 만족하는 데이터 전송이 가능함을 확인하였다.
본 논문은 고속 WPAN 시스템에 대한 가변 길이 8-병렬 리드-솔로몬(RS) 복호기에 관한 일반적인 구조를 제안한다. 제안된 구조는 RS(255,239) 코드뿐만 아니라 다양한 단축화 RS 부호들을 지원 할 수 있다. 특히, 가변길이 구조는 다양한 단축화 RS 부호에 대해 가변적인 낮은 지연을 제공하며, 8-병렬 구조를 적용하여 높은 데이터 처리율을 제공한다. 제안된 RS 복호기는 90-$nm$ CMOS 표준 셀 기술을 사용하여 성능 분석을 수행하였고, 클록 주파수 300$MHz$에서 19-$Gbps$ 데이터 처리율을 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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