본 논문에서는 이산 제어 시스템의 작업 수행 시, 특정작업에 있어서의 불규칙한 시간 지연 때문에 시스템이 불안정해지는 것을 막기 위해 시간 지연을 갖는 시스템의 안정도를 분석한다. Soft real time OS인 Windows NT 운영체제를 갖는 PC-based 이산 제어 시스템에서는 하드웨어적으로 인터럽트를 사용하여 시간 제한성이 있는 작업을 수행한다. 그러나 인터럽트와 함께 수반되는 DPC(Deferred Procedure Call)의 불규칙한 수행 시간 때문에 다른 작업이 수행되어야 할 표본시간이 길어지게 된다. 이러한 현상으로 다른 작업의 시간 지연이 발생하게 되며, 시간 지연은 시스템을 불안정하게 하는 요인이 된다. 안정성 분석 면에서 보면, 시간 지연을 고려하지 않은 시스템의 극점은 안정한 위치에 존재하게 되는데 반해, 시간 지연을 고려한 시스템의 극점은 불안정한 위치에 존재하게 된다. 따라서 본 논문에서는 시간 지연이 존재하는 제어 시스템의 안정성을 보장하기 위해서 시스템의 안정성을 분석한다.
사용자가 원격으로 가상환경에 접속하여 가상물체를 조작할 때 현실감을 증강시키기 위해서 햅틱 시스템이 사용된다. 그러나 원격 시스템 환경에는 통신시간지연이 발생하며, 발생된 통신시간지연은 햅틱 시스템을 불안정하게 만들 수 있다. 본 논문에서는 종래의 샘플-홀드 방식인 영차홀드 (ZOH; Zero-Order-Hold)가 아닌 일차홀드 (FOH; First-Order-Hold)를 포함하는 햅틱 시스템에서 시뮬레이션을 통해 통신시간지연과 햅틱 장치의 물성치 변화에 따른 가상 스프링상수의 안정성 영역을 분석하고 이를 통해 안정적인 햅틱 시스템을 구현하고자 한다. 통신시간지연이 없으면 일차홀드 (FOH) 방식이 영차홀드(ZOH) 방식보다 가상 스프링상수의 안정성 영역을 증가시킬 수 있었다. 그러나 통신시간지연이 증가하면, 샘플-홀드 방식보다 통신시간지연이 시스템 안정성에 더 큰 영향을 끼치므로, 샘플-홀드 방식에 따른 가상 스프링상수의 안정성 영역 크기에는 차이가 없어진다. 또한 통신시간지연과 일차홀드 방식이 포함되면 가상 스프링상수의 안정성 영역은 통신시간지연 크기에 반비례하고, 햅틱 장치의 댐핑상수 ($B_d$)에 정비례하여 증가하지만, 햅틱 장치의 질량 ($M_d$)에는 영향받지 않음을 알 수 있었다.
토양수분량 측정은 대표적으로 유전율을 측정하는 방식으로 토양수분 측정을 수행하고 있으며 비교적 정확하고 연속적인 자료를 수집할 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만 토양수분량은 인근의 동종(homogeneous)의 지형일지라도 측정 위치에 따라 값과 변화 특성의 차이가 발생한다. 이는 각 지점마다 토양, 식생, 지형 등의 다양한 환경 때문에 발생하며, 이러한 다양한 환경을 모두 고려하여 분석하기란 쉽지 않다. 이를 극복하기 위해 시간적 안정성 해석(Temporal stability analysis) 개념을 통해 기 설치된 토양수분의 지속적인 토양수분 패턴을 식별하고 선택된 대표 센서 위치에서 전체적인 평균을 산출하는 연구가 있었으며, 미국에서도 위성을 활용한 지상검증 연구를 위해 측정 그리드(grid)별로 시간적 안정성 해석 개념을 통해 지상 측정 네트워크 체계를 갖추었다. 국내에서도 최근 인공위성을 활용하여 토양수분을 산정하는 연구가 많아짐에 따라 측정 지역의 대표 토양수분 값을 선정하는 연구의 수요가 증가하였으며 수문자료의 지속성을 위해 결측을 최소화 방안으로 관측소 이중화 지점을 선정하는 연구의 필요성도 증가하였다. 따라서 본 연구에서는 기존에 설치되어있는 설마천, 청미천 토양수분 관측소에 구역별 시간 안정성 해석법을 수행하여 추후 지점의 대표 토양수분을 산정할 수 있으며 이중화 설치 지점을 제시하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문에서는 이산시간 LQ 조절기의 안정도 강인성을 주파수 영역및 시간영역에서 고찰하고 그 향상책을 제시하낟. 주파수영역에서 강인성 척도인 궤환차행렬(return difference matrix) 의 최소특이치가 상태가중치 행렬과 제어가중치 행렬의 비와 반비례함을 보이고, 시간영역에서 매개변수의 변화에 대한 안정도 강인성 범위들을 얻는다. 이 범위들의 점근적 성질을 밝히기 위하여 LQ 궤환이득의 특이치들이 상태가중치 행렬과 제어기중치 행렬의 비의 증가함수 임을 보인다. 몇가지 조건하에서 시스템 행렬(입력행렬)에 대한 안정도 강인성 범위가 상태 가중치 행렬과 제어가중치 행렬의 비가 증가(감소)함에 따라서 증가함을 보이고, 이러한 사실들을 예제를 통하여 검증한다.
Aminophylline, ceftriaxone 및 ampicillin/sulbactam (Unasyn)을 미숙아용 고영양수액제에 직접 첨가하거나 Y-site로 투여하는 경우의 안정성에 관해 조사하였다. Aminophylline 주사액 (25mg/mL) $300{\mu}l$와 ceftriaxone sodium (37.5 mg/mL) 2mL를 각각 고영양수액제 직접 첨가하였다. 또한 Y-site에서의 안정성 조사를 위해 ceftriaxone sodium (37.5 mg/mL)을 고영양수액제에 각각 1:1 및 1:2 부피비가 되도록 혼합하였고 Unasyn (25mg/mL)은 고영양수액제와 1:1의 부피비로 혼합하였다. 이상과 같이 조제한 혼합액을 $25^{\circ}C$와 $4^{\circ}C$에 보관하여 aminophylline은 48시간 동안 그리고 항생제들은 24시간 동안의 경시변화를 HPLC를 이용하여 분석하였다. Aminophylline은 위 보존조건에서 48시간동안 안정하였다(변화율 <$10{\%}$). Ceftriaxone sodium을 고영양수액제에 직접 첨가한 경우 ceftriaxone의 잔존률은 $25^{\circ}C$에서 4시간째에 $90.5{\pm}1.8{\%}$이었고 $4^{\circ}C$에는 $95.1{\pm}1.4{\%}$로 측정되었다. Y-site에서의 안정성과 관련하여 ceftriaxone sodium을 고영양수액제와 1:1로 혼합한 경우 양 보존조건에서 ceftriaxone은 24시간 동안 안정하였으나 1:2로 혼합한 경우에는 $4^{\circ}C$ 보관 시에만 안정하였고 $25^{\circ}C$에서는 24시간째에 약 $14{\%}$ 정도 분해되는 것으로 나타났다. 한편, Unasyn의 경우 ampicillin은 24시간째에 $4^{\circ}C$ 보관 시에만 안정하였고 $25^{\circ}C$에서는 24시간째에 약 $14{\%}$정도 분해되는 것으로 나타났다. 한편, Unasyn의 경우 ampicillin은 24시간째에 $4^{\circ}C$에서는 안정하였으나 $25^{\circ}C$에서는 $30{\%}$까지 감소되는 것으로 분석되었고 sulbactam은 24시간째에 온도와 관계없이 안정한 것으로 나타났다. Ceftriaxone sodium을 TPN과 Y-site 혼합 후 1-2시간 이내에 침천이 형성되었고 Unasyn의 경우에는 12시간째에 침천이 형성되었다. 혼합액의 pH나 색상은 연구기간 동안 일정하였다. 이러한 연구결과에 기초할 때, aminophylline은 고영양수액제와 혼합가능하고 ceftriaxone과 Unasyn은 고양양수액제와 혼합시 최소 1시간 동안은 안정한 것으로 평가되었다.
하도식생은 하도변화에 중요한 역할을 하다. 하도 식생의 밀도가 증가하면, 하안의 안정성이 증가하고 하안침식이 감소하며, 사주의 형상과 거동에 영향을 준다. 사주의 발달과 이동은 하안침식에 영향을 주며, 하안침식은 하도식생에 의하여 영향을 받게 된다. 따라서 본 연구에서는 하안의 안정성이 교호사주의 발달과정을 실내실험을 통하여 분석하였다. 하안의 안정성은 홍수터의 하도식생의 밀도에 영향을 받게 된다. 하안의 안정성을 변화시키기 위하여 실제 식생인 알팔파읠 밀도를 조절하여 성장시켰다. 초기에 하안침식이 발생하고, 하폭이 증가하였다. 시간이 증가하면서 상류에서 교호사주 발생하고, 하류로 이동하면서 선택적으로 하안이 침식하였다. 시간이 증가함에 따라, 하폭은 증가하고 사주의 이동속도는 감소하며 사주의 파장도 증가하였다. 홍수터에서 식생의 밀도가 증가함에 따라, 하폭의 증가율은 감소하고, 하도의 안정성은 증가하였다. 식생밀도가 증가함에 따라, 사주의 이동속도는 증가하고 사주의 파장은 감소하였다.
ZnO-P $r_{6}$$O_{11}$-CoO-C $r_2$$O_3$- $Y_2$$O_3$계 세라믹스로 구성된 ZPCCY계 바리스터의 소결시간별 DC 가속열화 스트레스에 대한 전기적 안정성을 조사하였다. 소결시간은 전기적 특성 및 안정성에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 소결시간이 증가함에 따라 비직선 지수는 51.2∼23.8의 범위로 감소하였으며, 누설전류는 1.3∼5.6 $\mu$A의 범위로 증가하였다. 1시간 소결된 바리스터는 비직선성은 우수하나 밀도가 낮은 관계로 안정성이 상대적으로 낮았으며, 3시간 소결된 바리스터는 안정성은 양호하나 비직선성이 다소 낮은 것으로 나타났다 2시간 소결된 바리스터는 비직선 지수가 38.6, 누설전류가 3.6 $\mu$A로 양호 하고, DC스트레스_0.95 $V_{1㎃}$15$0^{\circ}C$/12h에서 바리스터 전압, 비직선 지수, 누설전류, 손실계수 변화율이 각각 -0.8%, -1.8%, +74.4%, +0.9%를 나타냄으로서 안정성이 우수한 것으로 나타났다.다.
본 논문에서는 시변 지연 시간이 있는 선형 구간 이산 시스템에 비구조화된 불확실성이 존재하는 경우에 대하여 안정조건을 다룬다. 이산 시스템의 시스템 행렬들이 구간행렬의 형태로 주어지는 구간시스템에 대하여, 지연 시간이 일정 구간 범위 안에서 시변으로 변동되고, 비선형성을 포함한 불확실성이 그 크기만이 주어지는 비구조화된 불확실성의 형태로 존재하는 시스템의 안정성 조건을 제안한다. 안정조건의 유도는 기존의 리아프노프 방정식의 상한 해를 이용한 방법과는 다르게 리아프노프 안정 조건을 기반으로 이루어지며, 간단한 부등식의 형태로 표현되어 안정성 판단에 편리하게 적용될 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 제안된 안정조건은 기존에 발표된 다양한 선형 이산 시스템의 안정조건들을 포함하는 매우 포괄적이고 강력한 것으로, 시변 지연시간 변동 크기, 불확실성의 크기와 구간행렬의 범위를 모두 조건식에 포함하게 된다. 새로운 조건의 우수함은 유도과정에서 증명되어지며 수치예제를 통하여 제안된 조건의 효용성과 우수성을 검증한다.
본 논문에서는 시변 지연 시간이 있는 선형 이산 시변 구간 시스템에 두 가지의 불확실성이 동시에 존재하는 경우에 대하여 안정조건을 다룬다. 구간 시스템은 시스템 행렬들이 구간행렬의 형태로 주어지는 시스템으로 본 논문에서는 이러한 구간 시스템 행렬과 상태변수의 지연 시간이 시변인 특성을 갖는 시스템을 대상으로 한다. 비선형성을 포함하며 그 크기만을 알 수 있는 비구조화된 불확실성과 지연상태변수의 시스템 행렬 불확실성이 동시에 존재하는 경우의 시스템 안정조건을 제안한다. 두가지 종류의 불확실성에 대하여 안정 유지 가능한 크기를 해석적인 수식으로 유도한다. 제안된 안정조건과 안정 보장 크기는 기존의 다양한 선형 이산 시스템에 대한 안정 조건들을 포함할 수 있으며, 시변 지연시간 변동 크기, 불확실성의 크기들과 구간행렬의 범위 등의 값을 모두 조건식에 포함하게 된다. 새로운 안정범위는 수치예제를 통하여 이전의 결과와 비교하며 효용성과 우수성을 검증한다.
본 논문에서는 시변 지연 시간이 있는 선형 이산 시변 구간 시스템에 비구조화된 불확실성이 존재하는 경우에 대하여 안정조건을 다룬다. 구간 시스템은 시스템 행렬들이 구간행렬의 형태로 주어지는 시스템으로 본 논문에서는 이러한 구간 시스템 행렬과 상태변수의 지연 시간이 시변인 특성을 갖는 시스템에 대하여, 비선형성을 포함하며 그 크기만을 알 수 있는 비구조화된 불확실성이 존재하는 경우에 대한 시스템의 안정조건을 제안한다. 안정조건의 유도는 리아프노프 방정식의 상한 해를 이용하는 기존 결과와는 다르게 리아프노프 안정 조건을 기반으로 이루어지며, 간단한 부등식의 형태로 표현되어 안정성 판단에 편리하게 적용될 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 제안된 안정조건은 기존에 발표된 다양한 선형 이산 시스템에 대한 안정 조건을 포함할 수 있는 포괄적이고 강력한 것으로, 시변 지연시간 변동 크기, 불확실성의 크기와 구간행렬의 범위를 모두 조건식에 포함하게 된다. 새로운 조건의 우수함은 유도과정에서 증명되어지며 수치예제를 통하여 제안된 조건의 효용성과 우수성을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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