본 논문에서는 로렌츠 카오스 회로를 곱셈기, 커패시터, 연산증폭기, 제어저항 등을 이용하여 설계하였다. 제안하는 회로는 SPICE 프로그램을 통하여 시간파형, 주파수 특성, 위상특성 등을 해석하였고, 로렌츠 하드웨어를 구현하여서 시간파형, 주파수 특성, 위상특성, 분기도 특성을 측정하였다. 측정결과, $500k{\Omega}$ 가변 제어 저항의 조건에 따라, 로렌츠 회로는 제어저항의 특정 영역 ($10{\sim}100k{\Omega}$)에서 카오스 신호가 생성됨을 확인하였다. SPICE 모의실험 결과와 일치함을 보였고, 하드웨어의 가변저항을 변화주면서 분기도 특성을 측정하여서 저항 변화에 따라 카오스와 주기적인 분기도 형태를 나타내는 것을 확인하였다.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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제28권4호
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pp.733-742
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2017
통계학에서 사용되어지고 있는 Gumbel 분포는 환경과학, 시스템 신뢰성, 수문학과 같은 분야에서 많이 응용되고 있다. 따라서 환경과학, 시스템 신뢰성, 수문학과 관련된 자료를 분석함에 있어서 분석에 사용되어지는 자료가 Gumbel 분포를 따르는지 확인하는 것은 매우 중요하다. 이를 확인하기 위해 본 논문에서는 새로운 두 가지의 Gumbel 분포의 적합도 검정통계량을 일반화된 로렌츠 곡선을 기반으로 하여 제안하였고, Anderson - Darling 검정, Cramer - vonMises 검정, 수정된 Anderson - Darling 검정과 비교하였다. 그 결과 새롭게 제안한 검정통계량은 기존의 검정방법에 비하여 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또한 새롭게 제안한 변형된 표본 일반화된 로렌츠 곡선을 이용하여 두 가지의 새로운 적합도 검정 그래프 방법을 제안하였고, 새롭게 제안된 그래프를 통하여 손쉽게 데이터가 Gumbel 분포를 따르는지를 파악 할 수 있었다. 또한 호주 시드니의 연간 일 최대 강수량 자료를 사용하여 새롭게 제안한 검정 통계량과 그래프 방법을 이용하여 적용해 보았다.
본 논문에서는 카오스 현상을 발생시키는 이산 로렌츠 시스템의 컴퓨터 모의 실험에 대한 방법을 제시하였다. 모의 실험에서의 카오스적인 움직임은 수치해석에 의해 예측된 결과와 일치하였다. 동기화된 카오스 시스템의 원리를 사용함으로써, 비화통신을 위한 접근 방법 로렌츠 방정식을 코딩한 송.수신기를 컴퓨터를 사용, 모의 실험함으로써 증명하였다. 송신기에서는 카오스 신호를 사용해서 보내고자 하는 메시지를 먼저 카오스 신호와 곱하고 다시 카오스 신호를 더해서 전송한다. 한편 수신기에서는 전송된 신호를 수신측 카오스 신호로 빼준 후에 다시 나누어서 전송된 메시지를 회복하는 방법을 사용하였다. 비선형 상태추정으로써 로렌츠 이산 카오스 동기 시스템의 견고성의 정도를 결정하기 위해서 샘플링 시간을 달리했으며, 이때 동기 오차와 그에 따른 송신신호와 수신신호와의 오차 값을 비교하여 성능을 평가하였다.
본 논문에서는 암호통신 응용을 위한 로렌츠 카오스 회로를 구현한다. 이산형 카오스 로렌츠 시스템을 구현하기 위하여, PIC18F 계열의 마이크로 콘트롤러가 사용되었으며, 제안하는 카오스 회로는, 연산증폭기 기반 아날로그 회로와는 다르게, 8 비트PIC 마이크로 콘트롤러 칩과 3개 R-2R 타입의 디지털-아날로그 변환기로 이루어진다. 마이크로 컨트롤러 포트 B, C 및 D에서 시간 파형 X, Y 및 Z가 출력되도록 하였다. 모의실험을 위하여 MATLAB 및 PROTEUS 소프트웨어 플랫폼이 사용되었다. 제안하는 회로에 대하여, MATLAB 및 프로테우스 프로그램에 의한 모의실험을 통하여 시간파형, 주파수 특성, 2차원 위상특성 해석을 실시하였다. 최종적으로, 카오스 시간파형, 2차원(2D) 어트랙터 가 얻어졌고, 카오스 신호에 기반한 아날로그 신호의 암호통신 검증을 실험을 통하여 확인 하였다.
전력용 개폐장치인 진공차단기의 차단부가 송배전 시스템에 30 [kA] 정도의 커다란 사고전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 동작될 때 차단부 내부 전극 사이에 25,000 [K] 이상의 아크 플라즈마가 발생하게 된다. 두 전극 사이에 발생된 아크 플라즈마는 약 10 ms~20 ms 동안 지속되다가 교류전원의 전류영점 부근에서 회복된 절연성능으로 인하여 자연스럽게 소멸되지만, 대전류 구간동안 아크 플라즈마의 집중 현상 등에 의하여 전극의 심각한 손상 등이 발생되면 절연성능이 요구된 만큼 회복되지 못하여 사고전류를 차단하지 못하며 시스템에 연결된 기기들에게 심각한 손상을 입히고 정전사고를 일으킨다. 본 연구에서는 전자계-열유동 연성해석기법을 이용한 축자계 진공차단부에서 발생하는 아크 플라즈마의 3차원 수치해석을 통하여 전극의 심각한 손상을 입히는 아크플라즈마의 집중 현상에 관한 축자계의 영향을 고찰하고자 한다. 수치해석을 위한 아크 영역은 양극과 음극의 직경과 같은 직경의 원기둥으로 가정하였고, 전자계 해석으로부터 얻어진 로렌츠 힘과 줄열을 열유동 해석을 위한 Navier-Stokes 방정식의 파라미터로 입력하여 해석을 수행함으로써 전자계와 유체역학적인 영역을 동시에 연계한 순차적 일방향 연성해석 기법을 적용하였다. 컵형 축자계 진공차단부 내 아크영역에서의 로렌츠 힘의 특성과 온도분포에 대하여 수치해석을 수행하였고, 크기가 다른 두 로렌츠 힘에 의하여 양극표면으로 집중되는 온도분포의 크기를 비교함으로써 진공아크 플라즈마의 집중현상에 영향을 미치는 주요 요소를 규명할 수 있었다.
이 논문에서는 로렌츠시스템에 바탕을 둔 신호 덧씌우기 방법의 한 구조를 생각하였는데, 이는 정보신호를 송신시스템 안으로 귀환시키는 구조이다. 이 방법은 수신쪽에서 정보신호를 정확히 복원하며 정보신호의 크기를 크게 할 수 있다. 모의실험을 통하여 정보신호의 복원과 암호화 특성을 살펴보았다. 그리하여 다른 방식보다 성능이 뛰어남을 알 수 있었다.
본 논문에서는 공학적 응용을 위한 로렌츠 카오스 시스템을 연산증폭기, 곱셈기 등을 이용하여 전자회로로 설계하였다. 시간파형, 위상특성 등 여러 가지 카오스 동적특성 등을 PSPICE 모의실험을 통하여 파악하였다. 저항값의 변화를 통하여 카오스 특성을 얻기 위한 최적화 된 회로 파라미터를 구하였으며, 각 저항값의 변화에 따른 시간파형 특성 및 위상 특성을 구하였다.
안테나 복사 특성을 효과적으로 측정하는 방법 중 하나인 안테나 근역장 측정 알고리즘의 개선을 논한다. 로렌츠 상호작용 원리와 상호작용 표기법을 이용하여 근역장-원역장 변환공식의 핵심인 프로브 교정 알고리즘을 간략히 유도한다. 제안된 일반적인 프로브 교정 방정식과 제작된 시스템을 사각 혼안테나에 대한 평면주사법에 적용하여 근역장 복사 패턴을 얻고 이를 원역장 복사 패턴과 비교하여 복사 특성이 유사한 것을 보인다. 이를 통해 본 논문의 접근법이 매우 간단하면서도 대부분의 안테나 측정에 유용하게 쓰일 수 있는 것을 보인다.
본 연구에서는 암호통신 응용을 위한 카오스 로렌츠 시스템을 다룬다. 암호통신에 필요한 카오스 신호 생성에 PIC18F 기반 마이크로 컨트롤러가 사용되며, 마이크로컨트롤러 프로그램에 XC8 컴파일러가 사용된다. Matlab 및 Preteus 프로그램을 사용하여 모의실험을 실시하였다. 모의실험 결과, 카오스 신호 파형 및 2차원 및 3차원 카오스 어트랙터를 얻었고, 생성된 카오스 신호를 이용하여 암호통신 적용 결과, 성공적으로 카오스 송, 수신 특성을 보였다.
본 본문은 하이퍼카오스, 로렌츠, 해밀톤 방정식과 같은 여러 종류의 카오스 회로를 이동 로봇에 내장하여 카오스 이동 로봇을 구성하고 이 카오스 이동 로봇이 어느 임의 평면을 카오스 궤적을 가지고 탐색하다가 목표물에 근접하거나 탐색하고자 하는 목표물이 확인되면 집중적인 탐색을 실행하는 방법을 제시하고 그 결과를 검증하였다. 목표물 탐색에서는 장애물 회피와 유사한 카오스 궤적을 가지고 탐색하도록 하는 알고리즘을 개발하고 그 결과를 검증하였으며 이에 대한 타당성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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