본 연구에서는 고차 판 유한요소의 판의 기하학적 비선형 해석에의 적용성을 고찰한다. 고차판요소는 3 차원 연속체로부터 Total Lagrangian 형태로 나타낸 운동방정식을 이산화하고 고차 판이론을 도입하여 유도한다. 유한변형을 고려한 기하학적 비션형 방정식은 Newton-Raphson반복법으로 내력벡터를 선형화하여 강도매트릭스를 반복계산하여 푼다. 요소매트릭스는 shear locking 현상을 피하기 위하여 Gauss 적분법을 이용한 선택적 감차적분으로 계산한다. 여러가지 예제해석을 통하여 고차 판요소의 효율성과 정확도를 고찰하였다.
다양한 채널 길이와 임의의 인가전압하의 MOS 트랜지스터를 2차원적으로 시뮬레이션 하기 위한 프로그램(SOMOS)을 제작하였다. Poisson의 방정식에 대하여는 Newton방법을, 연속방정식에 대하여는 발산정리를 이용하여 기본 수식들에 대한 유한차등법(FDM)에 따른 수식을 전개하였으며, 선형화된 수식의 해는 SOR 방법과 Cummel의 알고리즘을 이용하여 구했다. 하난의 동작상태의 소자를 시뮬레이션 하기 위한 시간은 VAX 11/780 컴퓨터를 사용했을때 인가전압 상태에 따라 30초 내지 4분 정도가 소요되었다. 인가전압과 전위분포에 따라 자동적으로 생성되는 그리드는 비균일한 간격을 가지며 필요에 따라 자동적으로 개선된다.
원자로에서 펌프에 의해 야기되는 맥동 압력은 원자로 내부 구조물에 진동과 손상을 줄 수 있기 때문에 관심이 증가되고 있다. 본 연구에서는 냉각관과 환형관(원자로 압력 용기와 노심 보호 지지대 사이)으로 구성된 기하 형태에서 펌프에 의해 야기되는 맥동 압력을 해석할 수 있는 수력학적 모델을 개발하였다. 수학적 지배 방정식은 압축성, 비점성 유체에 대해 선형화된 Navier-Stokes 방정식이다. 냉각관과 환형관을 따로 분리하여 해석하고 두영역의 커플링 영향을 고려하였다. 또한 본 기하 형태에서 펌프맥동 압력에 영향을 미치는 주요 기하 인자에 대한 평가를 수행하였다. 본 해석 결과와 실험차를 비교하여 만족할 만한 결과를 얻었다.
PSD(pogo suppression device)는 액체 추진 로켓의 추진제 공급부를 모사한 배관 시스템에 대한 기존의 실험 연구를 통해 배관 시스템의 동특성을 변화시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는, PSD에 대한 수학적 모델을 만들고, 각 변수에 대한 값을 결정하는 과정에서 이론적으로 구하기 힘든 변수를 파악하여, 이를 기존의 실험 결과로부터 구하고자 하였다. 그를 위해, 선형화된 전달함수를 만들어 전체 시스템에 대한 불안정성을 판단하는 방법에 대해, PSD를 유체 섭동에 대한 연속 방정식 등의 지배 방정식을 이용하여, 제작된 PSD의 실제 적용시 중요한 이너턴스, 컴플라이언스, 레지스턴스 등의 변수를 수식화하고, 실험 결과를 이용하여 이를 정량화 하는 방법을 제시하였다.
본 논문은 KRRI 전륜 조향 차량의 횡 방향 동역학 모델링에 대한 내용을 기술한다. 이 차량은 굴절버스 형태를 갖고 모든 차륜의 조항이 가능하며 트레일러와 트랙터의 후륜이 독립적으로 구동 가능한 시스템을 갖고 있다. 이 시스템의 모델링은 비선형 동역학 방정식을 유도하고 선형화 한 뒤 횡 방향 동역학 모델만을 분리해서 최종적으로 횡 방향 선형 동역학 모델을 유도하는 과정을 거친다. 마지막으로 시뮬레이션을 통해 선형 모델을 검증한다.
본 연구에서는 원형실린더에 의한 음향파의 산란현상을 전산공력음향학 기법을 이용하여 계산하였다. 특히 전산공력음항학에서 정확도를 위해 요구되는 좌표의 직교성을 유지하기 위해서 그에 대한 적절한 관계식을 유도하였으며 정확성의 검증을 위해서 수치적인 해를 이론적인 해와 비교, 분석하였다. 공간차분법으로는 Taylor 전개를 통하여 차 정확도를 가진 차분법을 바탕으로 주파수 공간에서 최적화 된 DRP(Dispersion Relation Preserving) 기법을 사용하였으며, 시간차분법으로는 Adams-Bashford 방법을 기준으로 최적화된 4단계 외재적(explicit) 적분방법을 사용하였다 벽면 경계조건으로는 가상점 개념을 이용한 경계조건을 사용하였으며 원방 경계조건으로서는 선형화 된 Euler 방정식의 점근해(Asymptotic Solution)을 이용한 방사경계조건(Radiation Boundary Condition)을 사용하였다.
전통적인 발전기 무효전력 예비력은 발전기가 출력할 수 있는 최대 무효전력 출력에서 현재 운전 중인 발전기의 무효전력 출력의 차이로 계산된다. 그러나 모든 발전기가 계통에 동일한 영향을 미치는 것은 아니기 때문에 이를 개선하기 위한 방안이 필요하다. 계통 제어에 민감한 발전기들을 선정하고 보다 효용성 있는 무효전력 예비력을 산출한다. 따라서 본 논문에서는 전력 조류 방정식을 Q와 V의 관계식으로 선형화하여 발전기의 감도를 도출한다. 도출된 감도는 부하의 무효전력 변화에 대한 발전기의 무효전력 출력의 변화를 나타내는 값으로 감도를 각 발전기별 가중치로 적용해서 효용 무효전력 예비력을 계산한다.
계측 시스템이나 시스템 식별을 수행할 때 정확히 모델링 되는 플랜트를 가정할 경우, 입출력 신호간 혹은 상태 변수들 사이의 비선형 함수 관계를 유도해 낼 수 있다. 그런데 특히 비선형 함수가 매우 복잡하여 해를 닫힌 형태로 구할 수 없을 경우 고려하는 변수들 양자간의 수학적 모델링을 기반으로 루프내 변수가 방정식의 해로 수렴하는 대수 루프를 구성할 수 있다. 이는 모델을 정확히 아는 시스템에 대하여 출력으로부터 입력을 추정하는 역시스템(inverse system)을 구성하는 것과 유사하다. 이러한 개념을 응용한 간단한 예로 용량형 센서의 입출력 비선형성을 제거해주는 역시스템을 대수 루프를 통하여 구현하였다. 또한 구현한 루프가 항상 유일한 해로 수렴할 수 있도록 하는 조건을 구하였다. 해석된 결과를 바탕으로 구현된 루프가 컴퓨터 시뮬레이션 및 아날로그 회로 실험에서도 잘 동작함을 검증하였다. 시뮬레이션 결과로 보인 잡음에 대한 강인성과 실제 회로 실험 결과는 대수 루프의 구현이 실제 용량형 센서 등에 용이하게 적용될 수 있음을 보여준다.
본 연구에서는 Timoshenko보이론과 전달행렬법에 의해서 얻어지는 베어링의 반력들과 주축계의 불완전진동모드간의 선형관계를 이용하여 원리적으로 반복계산없이 반경방향과 굽힘모멘트방향의 선형등방성 베어링계수들을 규명하는 방법을 제안하였다. 제안된 규명방법은 주축계에 사용된 베어링의 수보다 진동모드에 대한 측정점의 수가 2배 이상 많아야 한다는 조건을 가지고 있다. 또한 선형 연립방정식으로 부터 직접 규명된 베어링계수들의 일부가 정보의 부정확성에 의해서 물리적으로 타당성이 없는 음수로 나타나는 경우에는 측정결과와의 차이를 최소화시키면서, 물리적으로 타당성이 있는 양수의 베어링계수들을 규명할 수 있는 방법이 제안조건들을 가진 최적화문제의 형태로 제시되었다. 그리고 제시된 최적화문제의 해는 선형화방법(linearization method)를 통해서 얻었다. 아울러서 주축계의 실험모델에 대한 가진실험결과를 이용 하여 제안된 규명방법의 유용성을 평가하였다.
This paper presents an equivalent linearization method and application to the equations of motion of a 6 degree-of-freedom PRRS HexaSlide type parallel manipulators which are characterized as the architecture with constant link lengths that are attached to moving sliders on the ground and to a mobile platform. Since dynamic equations of parallel manipulators are complicated and highly nonlinear, control bandwidth, adjustable control gain as well as vibration characteristics cannot be easily found. The proposed equivalent linearization method can be applied over specified workspace as well as on a path of mobile platform. Through an equivalent linearization method, one can easily get a simple linear dynamic model. This linearized dynamic model may be utilized in a simplified computed torque control strategy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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