정지 상태에서 관성항법장치를 구성하는 가속도계 및 자이로 측정치를 이용하여 초기 자세를 구하는 것을 초기정렬 혹은 자가정렬이라 한다. 초기정렬의 정밀도는 관성항법장치에 탑재되는 관성센서의 성능에 의하여 결정되며 수평축 자세는 수평축 가속도계, 수직축 자세는 E축 자이로 성능에 의해 결정된다. 그러므로 관성센서에서 발생된 불확실한 오차는 초기정렬의 정밀도를 저하시키는 주요원인이 된다. 논 논문에서는 관성센서의 불확실한 오차 중에서 관성항법장치에 전원이 인가되어 온도가 안정화 되는 상태에서의 관성센서 오차가 초기정렬 성능에 어떠한 영향을 미치는 가를 이론적으로 분석하고 시뮬레이션을 통하여 검증한 결과를 제시한다.
본 논문에서는 KSLV-I 관성항법유도장치 관성계측부에 대한 오차 모델 확인 및 항법오차 추정을 위해 관성항법유도장치 탑재 소프트웨어를 통한 정렬 및 항법계산 결과와 관성계측유닛 후처리 소프트웨어인 Inertial Explorer를 통한 정렬 및 항법계산 결과를 비교하였다. Inertial Explorer의 칼만필터를 통한 관성계측부 오차 추정 정확도 확인을 위해 Allan Variance를 통한 관성계측부 확률적 오차모델을 이용하여 관성계측부 오차모델 상태변수 공분산 값을 설정하였고, 정적상태에서의 정렬 및 항법시험, 동적환경에서의 주행항법시험을 수행하였다. INGU 탑재 소프트웨어와 Inertial Explorer를 통한 정렬 및 항법계산 결과 비교를 통해 본 논문에 설정한 KSLV-I 관성항법유도장치 관성센서 오차모델의 유효성을 확인하였다.
In the automatic transmission using planetary gear there exists nonlinearities due to the finite difference between gear ratios, which yield torque hole during shift and influence on the ride quality and life of clutch. Based on the reaction carrier and converter turbine speed sliding functions are defined. Nonlinear closed-loop control laws are derived using them. Computer simulation shows that the closed loop design is better than the open loop design and semi-closed loop design.
2관성 공진(TMS: Two-Mass Spring) 시스템은 비틀림 진동을 다루기 위하여 고려할 수 있는 가장 간단한 모델이다. 이러한 시스템은 비틀림 진동을 억제하며, 원하는 특성을 달성하기 위한 제어기 설계가 요구된다. 본 논문에서는 2관성 공진 시스템에 대하여 상태 피드백을 고려하고, 각 상태가 응답성능에 미치는 영향을 살펴본다. 이 결과와 상태 피드백의 이득을 이용하여 제어기의 설계 매개변수와 LQ 및 H/sub ∞/ 제어의 하중함수 결정에 대한 기본 지침을 제시한다.
항법(navigation)은 기준좌표계에 대한 항체(vehicle)의 위치나 속도를 알아내기 위한 것으로 이를 위한 시스템이 관성항법장치(inertial navigation system-INS)이며 항법기능을 수행하기 위하여 항체에 놓여진 쎈서의 관성성질을 이용한다. INS는 specific force와 관성 각속도의 측정에서 얻은 데이타를 처리함으로 그 기능을 수행한다. 스트랩다운 INS(SINS)는 관성항법장치의 한 종류로 analytic INS라고도 하는데 기준좌표축을 유지하기 위하여 안정테이블을 사용하지 않고 쎈서들을 항체에 직접 부착시켜 초기상태와 현재상태와의 사이에 상대적인 회전방향을 해석적으로 계산한다. INS의 성능은 수많은 오차원(error source)의 함수로 주어지며 이 오차원 중에는 주위환경에 의한 것도 있고 INS 구성에 사용된 기구(instruments)와 관련된 것도 있다. INS 를 해석하는 목적은 항법의 정확도를 알아보는데 있으며 또한 각각의 오차원의 값을 추정하는 것도 부가적인 목적이 된다. 이러한 오차의 추정치는 사양(specification)을 모르는 부품의 성능을 식별하는데 사용될 수 있다. 따라서 INS를 해석함으로 INS를 구성하는 어떤 부품에 대한 성능이 어느정도 개선을 필요로 하는가 알 수 있다. 본 논문에서는 SINS의 오차원을 크게 고도계의 불확실성, 중력의 편향과 이상, 가속도계의 불확실성, 자이로의 불확실성의 네 그룹으로 나누어 상호분산해석(covariance analysis)방법으로 각 오차원이 시스템에 미치는 영향을 알아보았다.
원격 조정식 비익체(이하 RPV : Remoteloted Vehicle)의 안정성을 향상시키고 조정을 간략화하기 위하여 사용되고있는 관성센서에 관해서 알아본다. 관성센서의 기본 원리는 뉴톤의 운동 제3 법칙인 관성의 법칙이고, 특징은 외부 측정기준을 필요로 하지 않은 점에 있으므로, 관성센서를 탐재한 RPV는 공중에서 운동 상태를 외부의 정보 없이 검토할 수 있다. 실제적으로 기계용으로 실용화되고 있는 센서는 관성항법장치(INS:Inertial Navigation System)라고 불리워지는 매우 고급자립형 장치로부터 자이로 컴파스로 불리워지는 방위 자이로와 자기 방위 센서를 조합한 방법까지 여러 가지가 있지만, 여기에서는 산업용 소형 RPV의 크기, 가격 및 입수성에서 이용이 가능하다고 생각되는 센서를 중심으로 원리, 종류 및 응용예를 설명한다.
난류 수체에서 관성입자의 침강속도는 정지 수체에서보다 빠르고, 그 침강속도의 증가비율은 입자의 관성력과 난류의 길이 스케일에 큰 영향을 받는다고 알려져 있다(Wang and Maxey, 1993; Yang and Shy, 2003; Wang et al., 2018). 본 연구에서는 개수로 흐름에서 난류의 영향을 받는 관성입자의 침강속도를 측정하고, 정지 상태의 침강속도에 대한 침강속도의 증가비율과 난류 인자의연관성에 대해 조사하였다. 실험에 사용된 관성입자는 비중 1.35, 직경 300 ㎛에서 2000 ㎛까지의 구형 플라스틱(PE; polyethylene) 입자이며, 해당 입자들의 침강속도는 PTV(particle tracking velocimetry) 방식을 통해 측정하였다. 그리고 PIV(particle image velocimetry) 기법을 통해, 개수로 흐름의 난류 에너지 소산율(energy dissipation rate, ϵ)과 그에 따른 Kolomogorov 길이 스케일을 측정하였다. 실험 결과, 모든 직경 조건에서 플라스틱 입자는 난류 흐름에서의 침강속도가 정지 수체에서의 침강속도보다 빠름을 보였으며, 그 비율은 입자 직경이 난류의 길이 스케일과 유사하거나 작아질 때 큰 폭으로 증가하는 것을 확인하였다. 또한 유체 내에서의 관성입자의 거동에 대한 이론식과 비교하여 관성입자의 침강에 미치는 여러 힘들의 상대적 관계를 파악하였다. 본 연구의 결과는 자연 수체에서 미세플라스틱의 거동을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
순환 신경회로망의 응용에서 종종 대두되는 국지극소점을 확인하고 제거하는 효과적인 방법을 제안한다. 신경망의 학습과정에서 밝혀지는 국지극소점에 대하여 부상관성을 부과하여 에너지표면을 재조정함으로서 원하는 상태에서 회로망이 안정에 도달하게 한다. 이때 의사상태(spurious states)는 안정조건을 적용함으로서 확인되는데 이과정은 특별히 설계된 병렬회로에 의하여 효율적으로 처리된다. 이와같은 부학습(unlearning)의 결과로서 순환신경망의 저장용량과 수렴성능의 개선을 이룰수 있다.
본 논문에서는 관성 모멘트 동정에 의해 상태관측기의 성능 및 유도전동기의 저속운전 특성을 개선하는 알고리즘을 제안하였다 저속운전 영역에서 저 분해능 엔코더를 사용하는 속도 검출법은 속도 주기내에 펄스수가 너무 적어 정확한 속도정보를 얻을 수 없다 이러한 문제점을 개선하고자 속도와 외란을 추정할 수 있는 고피나스 이론에 근거한 상태관측기를 설계하여, 외란이 제거된 제어를 수행하였다. 또한 추정된 속도와 외란의 오차를 최소화하기 위하여 전동기의 관성 모멘트를 추정하고, 관측기의 공칭 관성 린멘트를 동정하였다. 시뮬레이션과 실험결과로부터 제안된 알고리즘은 6[rpm] 이하의 저속영역에서 과도응답 특성의 향상을 보여주었다.
전동기와 부하가 강성이 작은 축으로 연결되는 산업용 전동기 구동시스템에 있어서 전동기의 관성과 부하의 관성에 의해 축에 비틀림 진동이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 기존에 2자유도 H$_{\infty}$제어기가 제안되었다. 그러나 이 제어기는 구현하는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 부분적인 상태궤환과 공진비제어를 이용한 2관성계의 H$_{\infty}$제어가 제안되었다. 제안된 제어기는 간단하면서도 외란 및 진동억제 성능을 만족한다.어기는 간단하면서도 외란 및 진동억제 성능을 만족한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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