본 논문에서는 입력에 제한이 있는 시간지연 비선형 시스템에 대한 퍼지 $H_2/H_{\infty}$ 제어기 설계 방법을 제시한다. 포화입력을 갖는 시간지연 비선형 시스템을 시간지연과 포화입력을 갖는 Takagi-Sugeno 퍼지 모델로 표현하고 병렬분산보상(PDC)의 개념을 이용하여 제어기를 설계한다. Lyapunov 함수를 이용하여 시간지연과 포화입력을 갖는 $H_2/H_{\infty}$ 퍼지모델에 대한 폐루프 시스템의 안정성 조건과 LQ 성능을 최소화하는 조건을 유도하고, 퍼지 $H_2/H_{\infty}$ 제어기가 존재할 충분조건을 선형행렬부등식(LMI: liner matrix inequality)을 이용하여 구한다. 제어기는 선형행렬부등식의 해를 구하므로써 바로 구할 수 있으며, 설계된 퍼지 $H_2/H_{\infty}$ 제어기는 $H_{\infty}$ 노옴 한계값을 만족하면서 LQ성능의 상한값을 최소화한다. 마지막으로 포화압력으로 포화압력을 가지는 시간지연 비선형 시스템에 대해 퍼지 $H_2/H_{\infty}$ 제어기 설계 사례를 보인다.
본 논문에서는 비선형 시스템의 효과적인 제어를 위해 병렬 연결된 신경회로망 제어방식을 제안한다. 제안한 제어방식은 비선형 시스템을 선형부분과 비선형 부분으로 분리하여 각각에 대해 반복최소자승법과 다층회귀신경회로망을 이용하여 플랜트를 직접 제어하는 방식이다. 제안한 제어방식의 유용성을 확인하기 위해 단일 관절 매니퓰레이터에 적용하여 기존의 다층 신경회로망 제어방식과 비교 검토하여 우수성을 확인하였다.
설계 단계에서의 침하 예측은 주로 이론적 침하 예측 방법에 의해 수행되지만, 정확도의 문제로 인해 시공 단계에서는 주로 시간에 따른 침하량 계측 결과를 토대로 장래 침하량을 예측하는 계측 기반 침하 예측 방법을 적용하고 있다. 계측 기반 침하 예측 방법 중에서도 쌍곡선법이 주로 쓰이고 있으나 기존의 쌍곡선법은 정확도가 떨어지며 통계적 측면에서 한계점이 명확하기 때문에, 가중 비선형 회귀 분석 기반의 쌍곡선법이 제안된 바 있다. 본 연구에서는 가중 비선형 회귀 쌍곡선법에 두 가지 가중치 부여 방식을 적용하여 침하 예측 정확도를 비교 분석하였다. 부산 신항에 위치한 두 현장에서 측정한 지표침하판 데이터를 활용했으며, 회귀분석 구간을 전체 데이터에 30, 50, 70%로 설정해 나머지 구간의 침하를 예측했다. 그 결과, 가중치 부여 방식과 무관하게 쌍곡선법 기반의 침하 예측 방법은 모두 회귀 분석 구간이 증가할수록 정확도가 높게 나타났으며, 가중 비선형 회귀 쌍곡선법을 통해 기존 선형 회귀 쌍곡선법 보다 정확하게 침하를 예측할 수 있었다. 특히 더 작은 회귀분석 구간이 적용되었음에도 가중 비선형 회귀 쌍곡선법이 기존 선형 회귀 쌍곡선법에 비해 높은 침하 예측 성능을 보여, 가중 비선형 회귀 쌍곡선법을 통해 훨씬 빠르고 정확하게 침하량을 예측할 수 있음을 확인했다.
PID 제어기는 구조가 간단하고 적용이 용이하다는 장점으로 인하여 널리 사용되고 있는 제어방식이다. 이러한 선형 PID 제어기는 시스템의 파라메터가 변화가 있거나 부하 특성이 비선형적으로 변화할 때에 적절한 이득과 성능을 얻기 어려워 고성능 제어 특성을 기대하기 어렵다. 본 연구에서는 세포성 면역 반응과 경사감소학습에 기초하여 비선형 PID 제어기를 설계하고, 설계된 제어기의 이득과 비선형 함수의 파라메터들을 실시간 적응적으로 학습할 수 있는 학습 알고리즘을 개발하고, 이를 제어시스템에 적용하였다. 제안된 비선형 PID 제어기는 비선형 직류 모터 시스템의 파라메터들이 변화하거나 주파수가 다른 추종 명령에 대하여, 적응적으로 이득을 변화 시키며 추종함을 보였다.
건축분야에서 BIM이 널리 사용되면서, 토목구조물에 BIM을 적용하려는 노력이 최근 급속히 증가하고 있다. 그러나 기존 상용 BIM 소프트웨어의 기능은 건물 등의 건축물 중심으로 특화되어 있기 때문에 선형 중심의 토목구조물에 적용하기에 많은 어려움이 따른다. 본 연구에서는 철도 궤도부의 객체 정보를 관리하기 위하여 선형을 다룰 수 있는 소프트웨어와 BIM 소프트웨어간의 정보공유를 통해 캔트가 반영된 정보모델 생성방법을 제시하였다. 철도 궤도부 모델링은 궤도부 구조물을 연속 구조물과 비연속 구조물로 분류한 후, 연속 구조물을 선형 소프트웨어에서 생성하고, 이후 공유된 선형정보를 이용하여 비연속 구조물의 정보모델을 생성하는 절차로 이루어진다. 이 때 비연속 구조물은 BIM 소프트웨어에 전달한 이산화된 궤도 선형 및 캔트 정보를 바탕으로 비연속 구조물 각각의 위치, 회전 정보를 계산하는 알고리즘을 통하여 생성된다. 본 연구에서 제시한 방법을 오송 철도종합시험선로에 적용하여 그 실용성을 검증하였으며, 생성된 정보모델을 기반으로 명확한 객체 식별과 속성정보 추출 및 객체별 물량산출이 가능함을 확인하였다.
고효율 변조기법 (16 QAM or 64QAM)이 비선형 고전력 증폭기 (High-Power Amplifier; HPA)를 사용하는 통신시스템에 적용되었을 때 비선형 왜곡에 의해 성능저하가 발생할 수 있다. 이런 비선형 왜곡은 수신부에서 복잡도가 낮은 LMS 알고리즘을 적용한 적응적 비선형 Volterra 등화기를 사용하여 보상할 수 있지만, 매우 느린 수렴 속도를 가지는 단점이 있다. 본 논문에서는 수렴 속도를 향상시키기 위한 병렬 M대역 이산 웨이블릿 변환영역 LMS (Parallel M-band Discrete Wavelet Transform Least Mean Square) 알고리즘을 제안한다. 모의실험을 통하여 제안된 기법이 기존의 시간 영역 LMS 알고리즘과 변환 영역 LMS 알고리즘들에 비해 수렴 속도가 우수함을 보여준다.
본 논문에서는 CDMA 송신기에서 I/Q 불균형, Quadrature offset, 누설반송파와 같은 선형 왜곡 효과와 전력증폭기에서의 AM-AM, AM-PM 잡음과 같은 비선형 왜곡 효과가 시스템에 미치는 성능에 대하여 분석하였다. 이러한 왜곡효과들이 CDMA 송신기의 성능에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여, 송신부의 특성을 나타내는 중요한 인자인 CDMA 변조지수(Modulation quality)를 왜곡 효과의 함수로 나타내었다. 본 논문의 결과로부터 IS-95 표준에서 요구되는 송신부의 성능을 만족하기 위한 각 왜곡효과들의 한계값을 선정할 수 있으며 이로부터 최적의 성능을 갖는 설계가 가능하다.
AC 배전 시스템에서 부하 기기의 국제 규제는 IEC 61000-3-12로 명확히 규제되어 있다. 이 규제는 지정된 조건으로 해당 부하 기기에서 발생할 수 있는 입력전류의 고조파 성분 허용 기준을 명시한다. 언급한 규제가 하이브리드 배전 시스템의 AC 부하에 적용되었을 때, 부하의 허용된 고조파 성분에 의한 DC 링크의 전류 리플과 전압 리플을 분석하였다. 부하 조건은 3상 평형 비선형 기기이다. 부하 전류와 DC 링크 전류, 전압 리플 및 실효값의 관계를 모든 주파수 영역에서 수식으로 보였으며, 3상 정류기 시뮬레이션을 통해 검증하였다.
본 논문에서는 파랑하중을 받는 Guyed Tower의 비선형 동적거동에 대하여 연구하였다. Guyed Tower를 효율적으로 해석하기 위하여 Tower는 등가의 기둥으로 모형화 하였으며, 계유장치는 수평방향의 비선형 경계요소로 이상화하였다. 또한 파일 기초부는 회전방향의 선형경계요소로 대치하였다. Tower에 작용하는 파랑하중은 Morison 방정식에 의한 산정하였다. 계유장치와 유체의 점성에 기인된 항력 등의 비선형성을 적절히 고려하기 위하여 시간영역에서 해석을 수행하였으며, 비선형 운동방정식을 효율적으로 풀기 위해 Newmark 적분기법에 기초한 모우드 중첩법을 사용하였다. Guyed Tower의 중요한 설계변수인 계유선의 Clump weight 중량 조건과 파일 기초부 조건의 변화에 대한 수치해석을 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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